来源:uux.cn中国科学出版社(神秘的地球uux.cn)据中国科学出版社:在地球深处,
【菜科解读】
(神秘的地球uux.cn)据中国科学出版社:在地球深处,有一个被称为D层的神秘层。
这个区域位于大约3000公里以下,正好位于地球熔融外核和固体地幔之间的边界上方。

与完美的球体不同,D“层是令人惊讶的不规则的。
它的厚度因地而异,有些地区甚至完全没有D”层——很像地球海洋上方的大陆。
这些有趣的变化引起了地球物理学家的注意,他们将D层描述为一个异质或非均匀区域。
胡庆阳博士(高压科学与技术高级研究中心)和邓博士(普林斯顿大学)领导的一项新研究表明,D层可能起源于地球的早期。
他们的理论基于巨大撞击假说,该假说提出一个火星大小的物体撞向原地球,在撞击后形成一个行星范围的岩浆海洋。
他们认为D层可能是这次巨大撞击遗留下来的独特成分,可能为地球的形成提供线索。
这篇论文发表在《国家科学评论》杂志上。

邓博士强调,在这个全球岩浆海洋中存在大量的水。
这种水的确切来源仍然是一个有争议的话题,人们提出了各种理论,包括它是通过星云气体和岩浆之间的反应形成的,或者是彗星直接输送的。
邓博士继续说道:“主流观点认为,当岩浆海洋冷却时,水会向底部集中。
到最后阶段,最靠近核心的岩浆可能含有与当今地球海洋相当的水量。
”
海底岩浆海洋中的极端压力和温度条件将创造一个独特的化学环境,促进水和矿物之间的意外反应。
胡庆阳博士解释说:“我们的研究表明,这种含水的岩浆海洋有利于形成一种富含铁的相,称为铁-镁过氧化物。
”
与下地幔中预期的其他主要成分相比,这种化学式为(Fe,Mg)O2的过氧化物对铁的偏好甚至更强。
研究人员补充道:“根据我们的计算,它对铁的亲和力可能导致以铁为主的过氧化物在几公里到几十公里厚的层中积累。
”。

这种富含铁的过氧化物相的存在将改变D”层的矿物组成,偏离我们目前的理解。
根据新模型,D”层中的矿物将由一种新的组合主导:贫铁硅酸盐、富铁(Fe,Mg)过氧化物和贫铁(Fe、Mg)氧化物。
这种以铁为主的过氧化物还具有低地震速度和高电导率,使其成为解释D层独特地球物理特征的潜在候选者。
这些特征包括超低速带和高电导层,这两者都导致了D层众所周知的成分不均匀性。
“我们的发现表明,富含铁的过氧化物是由岩浆海洋中的古代水形成的,在形成D”层的异质结构方面发挥了至关重要的作用。
”青羊说,这种过氧化物对铁的强烈亲和力使这些富含铁的斑块与周围的地幔形成了鲜明的密度对比。
从本质上讲,它起到了绝缘体的作用,防止它们混合,并可能解释在下地幔底部观察到的长期不均匀性。
杰补充道,“这个模型与最近的数值模拟结果非常吻合,表明最底层地幔的非均质性可能是一个长期存在的特征。
”
这一发现显著低于此前对该时期海水温度的普遍估算,为理解地球早期气候和海洋环境演变提供了关键数据。
研究还揭示了当时海水的氧同位素组成,表明中元古代海洋可能比过去认为的更冷。
1. 研究技术与方法团队采用创新的碳酸盐团簇同位素(Δ47)温度计,直接分析华北克拉通下马岭组的碳酸盐岩样品。
该技术通过测量碳酸盐矿物中13C-18O键的丰度来推算形成温度,避免了传统氧同位素方法受海水成分假设影响的局限性,结果更可靠。
2. 温度争议与意义此前基于氧同位素的研究曾推测元古代海水温度高达50-70C,甚至早期研究推断20亿年前可能达80C。
新结果(26.9C)表明当时气候更温和,挑战了“早期地球长期极端高温”的假说,对理解生命演化(如真核生物扩张)与环境温度的关系至关重要。
3. 更早时期的温度推测2006年法国科学家对硅质岩的研究显示,海水温度从20亿年前开始下降,至8亿年前降至约20C。
但更早期(如太古宙)的温度仍缺乏直接证据,需进一步研究验证。
1. 天文因素地球在宇宙中的运行状态并非一成不变,其轨道参数的周期性变化,即米兰科维奇循环,会改变地球接收太阳辐射的总量和分布。
例如,当地轴倾斜度变小时,高纬度地区的夏季会变得更凉爽,导致冬季积雪无法完全融化,年复一年,冰盖便逐渐扩张。
此外,太阳活动本身也有起伏,当太阳黑子减少,太阳辐射输出减弱,地球整体温度也会随之下降。
2. 地质因素地球自身的“身体构造”变化也至关重要。
大陆板块的漂移会改变海陆格局,如果大陆聚集到极地附近,就为大规模冰盖的形成提供了广阔的“温床”。
冰雪的高反射率又会将更多阳光反射回太空,让地球进一步变冷。
同时,剧烈的火山活动也会成为推手,大规模喷发会将大量火山灰和二氧化硫气体送入高层大气,这些气溶胶像一把“遮阳伞”,长时间阻挡阳光,导致全球气温降低。
3. 大气成分变化地球的“保温外套”——大气层中温室气体的浓度,直接决定了全球温度。
如果大气中的二氧化碳等温室气体浓度因故(如被大量植物吸收)显著降低,温室效应就会减弱,地球保存热量的能力下降,气候便会逐渐转向寒冷。