地球早期历史指纹或揭示生命如何起源
地球早期历史指纹或揭示生命如何起源。图片来源：Stock
（化石网cnfossil.com）据参考消息网（编译/裘芳）：美国《科学日报》网站11月20日报道，多年来，研究人员一直对深藏于地球内部的两种巨大且不寻常的地理特征感到困惑。它们的大小、形状和行为是如此极端，以至于关于地球如何形成和演化的传统观点很难予以解释。
拉特格斯大学的地球动力学家宫崎义典(音)及其合作团队最近在《自然-地球科学》上发表一篇研究论文，提出了一种新解释，也许能够最终阐明这些结构的起源以及它们与地球的长期可居住性的关系。
这些地理特征被称为大型横波低速带和超低速区，位于地表以下近1800英里（约合2897公里）的地幔与地核分界处。大型横波低速带是极热的巨大致密岩体，一个位于非洲下面，另一个位于太平洋下面。超低速区类似于部分熔化的薄层，附着在地核上。二者都会大幅减缓地震波，表明它们包含与周围地幔不同的物质或条件。
宫崎义典是拉特格斯大学文理学院地球与行星科学系的助理教授。他说：“这些不是随机出现的奇怪现象。它们是地球早期历史的指纹。如果我们能了解它们为什么存在，我们就能了解我们这颗行星是如何形成的，以及它为什么变得适合居住。”
宫崎义典认为，地球曾经整个被包裹在熔岩海洋中。许多科学家预计，随着这个古老岩浆海洋的冷却，地幔会形成不同的化学层，类似于冰冻果汁分离成含糖浓缩物和水冰。然而，地震观测没有显示出如此清晰的分层。相反，大型横波低速带和超低速区似乎在地幔底部形成了复杂的、不均匀的堆叠物。
宫崎义典说：“这个矛盾就是出发点。如果我们从岩浆海洋开始并进行计算，我们不会得到今天在地幔中看到的情况。有什么因素缺失了。”
研究团队认为，缺失因素是地核本身。他们的模型表明，在数以十亿年计的时间内，硅和镁等元素逐渐从地核逃逸到地幔中。这种混合破坏了牢固化学层的形成。这也许也可以解释大型横波低速带和超低速区的不寻常的构成——科学家们将其解释为“基底岩浆海洋”的被来自地核的物质改变的冷却残骸。
宫崎义典说：“我们提出的观点是，它可能来自于地核泄漏的物质。如果加上地核成分，就可以解释我们现在看到的情况。”
宫崎义典指出，其影响超出了矿物化学。地幔和地核之间的相互作用可能影响了地球释放热量、火山活动发展变化甚至大气层随时间推移而变化的方式。这一角度可能有助于解释地球为何最终有了海洋和生命，而金星变得极其炽热，火星变得寒冷贫瘠。
宫崎义典说：“地球上有水、生命和相对稳定的大气层。金星的大气层比地球厚100倍，主要是二氧化碳，火星的大气层非常稀薄。我们尚未完全了解这是为什么。但行星内部发生的事情，即它是如何冷却的，它的分层如何演变，可能是答案的重要组成部分。”
通过将地震观测、矿物物理学和地球动力学模拟结合起来，研究团队将大型横波低速带和超低速区重新定义为地球如何形成的重要记录。研究还表明，这些地球深处的特征可能有助于为夏威夷和冰岛等火山热点地区提供燃料，从而在地球内部与地表间建立直接联系。
研究论文作者之一、普林斯顿大学的邓杰说：“这项工作是一个很好的例子，表明可以如何将行星科学、地球动力学和矿物物理学结合起来，帮助我们解决地球上一些最古老的谜团。地幔深处仍然可能携带早期地核-地幔相互作用的化学记忆，这种观点为了解地球独特的进化开辟了新途径。”
研究人员指出，每个新洞见都使他们离重构地球最初的篇章更近了一步。曾经看似彼此孤立的证据碎片现在似乎已融汇成一个较连贯的故事。
宫崎义典说：“即使线索很少，我们也已开始构建一个有意义的故事。这项研究让我们更确定了地球的进化方式以及它为什么如此特别。”
