早期地球的热门地幔可能导致了一位船长世界


艺术家在Archean Eon期间的地球渲染,拥有朦胧的氛围,很少有山地和全球海洋。信誉:哈佛大学阿里克布伦纳

根据新的研究,一名广泛的全球海洋可能会涵盖早期的Archean EON,4至32亿年前,副作用比今天更热的披风。

根据该研究的作者,新的调查结果挑战了地球的全球海洋的规模保持不变,并且提供了如何在地质时间内更改其规模的线索。

海洋中,地球大部分地表水都存在。但是,地球内部有一个深水水库,以氢气和地幔的矿物形式。

AGU的新研究进展,发表了地球和空间科学的高影响力,开放式研究和评论,估计,今天的地幔可能持有多少水,并且过去可以存储多少水。

研究结果表明,由于早期地球比今天更热,因此其披风可能含有较少的水,因为披风矿物质在更高的温度下持有更少的水。假设地幔目前有超过海洋质量的0.3-0.8倍,在早期的Archean期间可能存在较大的表面海洋。那时,地幔约为1,900-3,000摄氏度(2,960-4,940华氏度),而今天的凯尔文(2,420-4220华氏度)为1,600-2,600摄氏度。

根据今天早期地球的海洋有更大的海洋,这可能会改变早期气氛的组成,并减少了阳光在作者中减少了多少阳光反射回到太空中。这些因素会影响支持地球上第一个生命的气候和栖息地。

“有时候很容易忘记,这个星球的深层内部对表面的发生实际上很重要,”哈佛大学矿物物理学家丽贝卡·菲斯彻(Rebrcca Fischer)表示,哈佛大学和新学习的共同作者。“如果地幔只能持有这么多的水,它必须去其他地方,所以达到了千里克地下的千公里可能具有很大的影响。”

在过去541万年期间,地球的海平面保持相当不变。然而,来自地球历史早期的海平面对估计更具挑战性,因为很少的证据来自Archean Eon。在地质时间上,水可以通过板块构造从表面海洋移动到内部,但水通量的尺寸并不顺利。由于这种缺乏信息,科学家们认为全球海洋大小仍然存在于地质时间。

在新的研究中,哈佛大学的矿物质理学家共同作者俊杰东开发了一种估计地球地幔可能基于其温度储存的水量的模型。他纳入了有关水的不同地幔矿物质的现有数据可以存储和考虑这23个矿物中的哪一个在地球过去的不同深度和时间。然后,他和他的共同作者将这些储存估计与地球冷却的地球变化相关。

Jun Korenaga是一位未参与该研究的耶鲁大学的地球理主义者表示,这是第一次科学家将矿物质数据联系在地幔中的水储存到海洋大小。“过去从未如此提出过,”他说。

董和菲舍尔指出,他们对地幔的储存能力的估计存在很多不确定性。例如,科学家们并不完全明白地幔中的主要矿物质可以储存多少水。

新发现阐明了全球海洋如何随着时间的推移而变化,并且可以帮助科学家更好地了解地球和其他行星的水周期,这可能对理解生活可以发展的重要性。

“了解全球水预算的演变的定量肯定是有用的,”西北大学的地震学家Suzan Van der Lee表示,他没有参加该研究。“我认为这对像我自己这样的核心 - 坚韧的地震家很重要,他对当前的地幔结构进行成像并估计其含水量,但对于人们对携带含水外产的人来说也很重要,并询问我们的水域来自哪里。“

Dong和Fischer现在正在使用相同的方法来计算火星内部可能持有多少水。

“今天,火星看起来很冷,干燥,”董说。“但很多地球化学和地貌证据表明,早期的火星可能含有一些水面上的水 - 甚至是一个小海洋 - 所以对马斯的水循环有很多兴趣。”

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用温度依赖的地幔储水能力模型约束地球早期海洋的体积

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