地殼古老部分的證據表明,大約30億年前,地球曾經是一個水世界。如果屬實,這意味著科學家需要重新考慮有關係外行星和可居住性的一些思考。他們還需要重新考慮對地球生命的理解。
一篇新論文將這些結果發表在《自然地球科學》雜誌上。
這項工作的重點是澳大利亞內陸地區的全景區,在澳大利亞西北部的那個地區,有一塊32億年前的海床板,已經被翻轉了。這塊地殼上有關於古代地球海水的化學線索。
研究者說:「周圍沒有真正古老的海水樣本,但我們確實有與海水相互作用的巖石,並記住了這種相互作用。」
「地球生物圈的起源和演化受到海洋的物理和化學歷史的影響。」
作者想重新討論古代地球是什麼樣子,並在討論中開闢新天地。
作者在論文的引言中說:「地球生物圈的起源和演化是由海洋的物理和化學歷史決定的。海洋化學沉積物和改變的洋殼保留了這些歷史的地球化學記錄。舉例來說,海洋化學沉積物的 18 O / 16 O比率隨時間增加。」
隨著時間的流逝,對海洋沉積物進行了深入研究,但該研究的作者卻研究了古地殼。古代海洋中保存著不同類型的氧氣,然後這些氧氣沉積到地殼中。科學家收集了100多個古巖石樣品,並對其進行了兩個氧同位素分析:氧16和氧18。他們想找到古地殼中每種同位素的相對含量,並將其與沉積物中的含量進行比較。
他們的研究結果表明,在32億年前形成時,地殼中的氧18含量更高,這意味著當時海洋中的氧18含量更高。這對研究人員說,這意味著當結殼形成時,沒有大洲。這是因為當大陸形成時,它們包含黏土,而這些黏土將吸收較重的氧18。因此,如果有32億年前的大陸,那麼它們的地殼樣品中的氧18含量將更少。
他們的總體結論是,地球的海洋經歷了兩個不同的狀態:一個在大洲形成之前,另一個在大洲形成之後。
海洋化學沉積物已被廣泛研究,以試圖拼湊古代地球上的大陸形成。正如研究所說,那些古老的沉積物包括「碳酸鹽,磷酸鹽,微晶矽石和氧化鐵。由於這些礦物質直接來自水系物種,因此它們可以反映出 他們共處的水18氧。」 沉積物就像當時的地球檔案,而較舊的沉積物顯示,直到今天,氧-18值一直在穩定增長。但是這項工作與此相反,作者建議海水中的氧18隨著時間的流逝而減少。
這對科學家為古代地球構建了一個模型,表明「在3到25億年前的太古宙晚期大陸風化的開始,將會把富含18氧的太古宙早期海洋拉低,18 O值類似於現代海水。」 因此,只有在大陸形成之後,氧18值才能開始看起來像現代值。
儘管這項研究指出了古代地球可能是水世界的可能性,但這並不意味著地球沒有任何地貌。當時可能存在島嶼大小的土地,甚至是微大陸,其性質為火山,巖石多。但是,如今不存在覆蓋地球,土壤肥沃,山脈高峻的廣闊地貌類型。如果有的話,氧18的含量將與今天的含量更加相似。
研究者稱:「我們所做的一切都表明,不可能有微小的微型大陸伸出海洋,我們只是不認為像今天這樣在全球範圍內形成大陸土壤。」
作者並未暗示他們的工作是圍繞地球早期進行的持續討論中的確鑿證據。他們指出,這是造成結果的其他可能原因。
如果古代大陸的形成比現代大陸慢得多,那可以解釋氧18的差異。吸收氧18的黏土也有可能在海洋本身而不是在大陸上形成。
這表明了地球科學中一個持久的謎:大洲是什麼時候形成的?
根據一些證據,這些大陸可能僅在地球核心散發熱量並冷卻後形成。無論如何,現代大陸直到侏羅紀之後才形成。在此之前,岡瓦納的一個超級大陸覆蓋了地球表面的約五分之一。研究者希望檢查地殼的較年輕區域,以試圖更清晰地確定現代大陸的形成時間。
這項研究還涉及地球上的早期生命以及它的形成方式和時間。地球的早期海洋,就像現代海洋一樣,起到了緩衝作用,它「在深層時期介導了生物圈,大氣層和地圈之間的氣候反饋,有助於確保長期的星球宜居性。」
科學已經描繪出了早期地球的樣子,以及海洋的本質。但這還遠遠沒有完成。證據全部埋藏在巖石中,並及時存在。當我們試圖了解地球上的氣候變化,並且隨著我們對系外行星的了解越來越好時,有關古代地球,海洋和生物圈的所有這些問題都變得具有新的重要性。
正如作者在論文中所說的那樣:「沒有新興大陸的早期地球可能類似於'水世界',這對地球生命的起源和演變以及地球上可能存在的生命提供了重要的環境約束。「