【菜科解读】
研究人员发现,当地球的构造板块钻入到彼此下方时,它们拖入地球内部的水量几乎是之前科学家推测的三倍。
研究人家借助马里亚纳海沟俯冲带中地壳动作传来的轰鸣声,推测出有多少水被钻入地表下的岩石带走。
马里亚纳海沟就是太平洋板块钻到菲律宾板块下面形成的。
美国哥伦比亚大学海洋地质学和地球物理学研究员Donna Shilpngton在论文中写道,这一发现能够帮助我们了解地球深处的水循环过程。
地表下的水有助于岩浆的形成而且能够给断层起到润滑作用,让地震更可能发生。
但是Shilpngton并未参与到这项新的研究中。
Shilpngton在论文中写道,水会被存储在矿物质的晶体结构中。
当新的海洋板块形成时或者当这些板块与相邻板块碰撞发生弯曲断裂时,水就会被地壳吸收。
后面的过程被称为板块俯冲,是水进入到地壳和地幔中的唯一方式。
研究的负责人,华盛顿大学的Chen Cai和他的同事们在论文中写道,我们几乎不清楚在这一过程中有多少水发生了移动。
Cai声称:在我们进行这项研究之前,每一位研究人员都清楚俯冲的板块必然带走了水。
但他们不清楚的是有多少水被带走。
研究人员借助放置在马里亚纳海沟周围的地震传感器网络收集数据。
马里亚纳海沟最深处接近海平面下11公里。
这些传感器对地震和地震引发的地壳回音进行了探测。
Cai和研究团队追踪了地震传递的速度。
他声称,速度的降低表明岩石断层和水合矿物质将水锁定在它们的晶体中。
研究人员在地表下大约30公里的区域观测到了这种减速。
借助测量的速度数据以及已知的温度和压力数据,研究团队推测这一俯冲带每一百万年会将300万亿吨的水拉入地壳中。
海水重量比水重,一立方海水的重量达到了1024千克。
尽管如此,俯冲带所吸收的海水里也是非常惊人的,这一数字也是之前研究人员评估数字的三倍。
这一研究也带来了一些疑问。
进入地壳的水必然会再回来,而且通常是通过火山喷发的形式。
研究人员称,最新研究评估出的水量低于火山喷发预计的水量,这意味着科学家们在评估中可能漏掉了什么。
海洋中的水没有减少,那意味着被拖入地壳中的水量必然与喷出的水量相当,因此科学家尚未完全了解这些水是如何在地下流通的。
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。