格陵兰岛的岩石暗示着早期地球上的岩浆海洋

格陵兰岛的岩石暗示着早期地球上的岩浆海洋

数十亿年前,格陵兰岛的部分地区是岩浆的海洋,与今天看到的淡蓝色冰形成了鲜明的对比。研究人员现在已经在努克附近的玄武岩中发现了那个沸腾的原始地球的同位素特征。

人们普遍认为,在地球的早期历史中,有一个巨大的岩浆海洋;这是行星早期进化的常见步骤。但由于地球的构造,几乎没有证据能证明那个版本的地球是什么样子。

今天发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的这项研究,描述了来自37亿年岩石的铁和钨同位素特征,表明了地球形成前5亿年地幔元素的存在。

“激发我思考的主要问题是,如果我们认为岩浆海洋阶段对地球历史很重要,为什么没有地质证据支持它?”剑桥大学(University of Cambridge)地质学家、该论文的第一作者海伦·威廉姆斯(Helen Williams)在视频通话中说。“如果我们真的试着直接去找它呢?”

地球的地质活动不断地清理着大地构造板岩;格陵兰岛的这个地点是第一个显示出如此巨大而炽热的海洋的地点。事实上,在Isua的研究地点就是几年前在那里发现可能的叠层石(细菌的化石,地球上已知的最早的生命)时引起轰动的同一块地表。岩石中记录的岩浆活动早在这些微生物形成之前的数亿年就已经发生了,尽管当时地球和月球只是最近才成为不同的物体。(事实上,在月球上寻找岩浆海洋的信息更容易。)当岩浆海洋最终冷却时,它的一些深层成分在地表以下400英里的高压下结晶,威廉姆斯说。

那么,如何才能找到很久以前就凝固和冷却了的古老岩浆海洋呢?你会发现表明它们形成环境的地球化学特征。

威廉姆斯说,他们探测到的同位素与高压条件的指示器之间存在着正相关关系,这让研究小组对他们的结果有了“很大的信心”。

我们还需要做更多的工作来发现其他的地质特征,以表明早期岩浆状态是什么样的,无论是海洋的还是其他的。由于地球自然倾向于清除其历史,通过大量时间的构造变化,我们不知道理论上岩浆海洋的确切时间框架,也不知道它会覆盖地球的多少地方。

“这是真的不清楚如何统一地球内部,内部可能如何改变随着时间的推移,以及可能发生的任何异常区域,”斯蒂芬妮·布朗Krein,麻省理工学院的地质学家不隶属于最近的一篇论文,在一封电子邮件中说。“大多数工作,但不是全部,都倾向于关注板块构造过程在创造异常区域的过程,所以我很高兴看到新的工作试图找到其他过程的证据,例如岩浆海洋,我们认为可能在地球上很早就发生了。”

威廉姆斯说,在未来,研究其他缓慢形成的岩石是值得的,比如夏威夷的羽状玄武岩。虽然这条小径已经变冷很久了,但地质学家只是瞥见了一些热的东西。