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远古金刚石研究表明地球大气的基本化学成分是在至少27亿年前形成的

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度59票 浏览21次 时间:2021年7月21日 09:26
远古金刚石研究表明地球大气的基本化学成分是在至少27亿年前形成的

远古金刚石研究表明地球大气的基本化学成分是在至少27亿年前形成的

远古金刚石研究表明地球大气的基本化学成分是在至少27亿年前形成的

(化石网报道)据cnBeta:外媒报道,一项对古代金刚石的研究表明,地球大气的基本化学成分是在至少27亿年前形成的,它使得地球适合生命多样性的爆发。在古代岩石中发现的金刚石中保存的挥发性气体的比例跟在今天的地幔中发现的比例相似,这反过来表明,在过去的几十亿年时间里,大气中挥发性气体的比例并没有发生根本性变化。

这表明,支持生命的基本条件之一即给予生命的元素的充足数量在地球形成后不久就出现了,并且从那时起就一直相当稳定。

这项研究的首席研究员Michael Broadly博士在戈德施密特地球化学会议上介绍这项研究时说道:“大气中挥发性物质的比例和构成反映了在地幔中发现的情况,自从这些金刚石在27亿年前形成以来,我们没有找到表明其发生了重大变化的证据。”

挥发物如氢、氮、氖和含碳物种是轻化学元素和化合物,它们很容易因热或压力变化而汽化。它们是生命所必需的,尤其是碳和氮。不是所有的行星都富含挥发物;另外地球和金星都是挥发性物质丰富的星球,而火星和月球则把它们的大部分挥发性物质都丢进了太空。一般来说,富含挥发性物质的行星更有可能维持生命,这就是为什么在遥远恒星周围的行星(系外行星)上寻找生命的工作主要集中在寻找挥发性物质。

在地球上,挥发性物质大多是从地球内部冒出来的并通过火山爆发等事情被带到地表。知道挥发性物质何时到达地球大气层是了解地球上何时适合生命起源和发展的关键,但直到现在还没有办法了解遥远过去的这些条件。

现在,来自法国和加拿大的研究人员通过利用古老的钻石作为时间胶囊来研究遥远过去地幔深处的情况。对这些钻石中所含气体的研究表明,地幔的挥发性成分在过去的27亿年里几乎没有变化。

Broadley指出:“研究地球现代地幔的组成相对简单。地幔层平均开始于地表以下约30公里处,因此我们可以收集火山喷发的样本并研究被困在其中的流体和气体。然而,地壳通过板块构造的不断搅动意味着年代较早的样品大部分已被破坏。然而,金刚石相对来说是坚不可摧的,它们是理想的时间胶囊。我们研究了加拿大苏必利尔湖瓦瓦地区保存了27亿年的岩石中的金刚石。这意味着这些金刚石至少和它们所在的岩石一样古老--可能更古老。要确定金刚石的年代是非常困难的,所以这给了我们一个幸运的机会来确定最小年龄。这些金刚石极其稀有,不像我们想到钻石时想到的那些美丽的宝石。我们将它们加热到2000摄氏度以上,然后将其转化为石墨进而释放出少量气体以进行测量。”

研究小组测量了氦、氖和氩的同位素,结果发现它们的比例跟今天在上地幔中发现的相似。这意味着在地球生命的大部分时间里,主要的挥发性元素在地幔和大气之间的分布很可能保持相当稳定。地幔是位于地壳和地核之间的部分,它约占地球体积的84%。

Broadley表示:“这是一个令人惊讶的结果。这意味着我们现在看到的富含挥发性物质的环境并不是最近才发展起来的,因此为生命的发展提供了合适的条件。我们的工作表明,这些条件至少存在于27亿年前,但我们使用的金刚石可能更古老,所以这些条件很可能早于我们27亿年前的临界值。”

来自加拿大阿尔伯塔大学的Suzette Timmerman博士评论称:“金刚石是独特的样本,因为它们在形成过程中锁定了成分。Wawa纤维状金刚石的年龄超过了27亿岁,尤其值得研究,它们为新太古代时期的挥发性成分提供了重要线索。有趣的是,上地幔在27亿年前就已经出现脱气现象了。这项工作是了解地球历史前半部分的地幔(和大气)的重要一步并为进一步的问题和研究开辟了道路。”
TAG: 地球 金刚石
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