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研究发现,地球上出现的淡水和生命的关键条件比想象的要早5亿年

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online_member 发表于 2024-6-10 15:37:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
研究发现,地球上出现的淡水和生命的关键条件比想象的要早5亿年436 / 作者:拓破天峙 / 帖子ID:127247

显微镜下的锆石晶体。图片来源:Hugo Olierook/科廷大学

()据对话(Hugo Olierook和Hamed Gamaleldien):地球上的生命需要两种成分:旱地和(淡水)。严格来说,水不一定是淡水,但淡水只能出现在旱地上。

只有满足这两个条件,你才能将生命的组成部分,氨基酸和核酸转化为有形的细菌生命,这预示着进化周期的开始。

在我们破碎的岩石记录中,地球上最古老的生命有35亿年的历史,一些化学数据显示,它甚至可能有38亿年的年龄。科学家们假设生命可能更古老,但我们没有记录表明情况确实如此。

我们发表在《自然地球科学》上的新研究首次提供了40亿年前地球上淡水和旱地的证据。了解生命的摇篮——水和土地——何时首次出现在地球上,最终为我们的起源提供了线索。

水和土地:生命的本质

想象一下,你步入了一台时间机器,回到了40亿年前。当表盘呼啸而停时,你向外看,周围是一片汪洋大海。不是你所知道的蓝色,而是褐色,含有铁和其他溶解的矿物质。你抬头仰望天空,天空是深橙色的,伴随着二氧化碳的烟雾和流星的定期闪光。无法住院。

这就是科学家们认为的40亿年前地球的样子。但它做到了吗?

正如你放弃了对生活的所有希望,你在地平线上看到了它:土地。把时间机器踢进旅行模式,你飞到这片广阔的岩石上,然后着陆。

你很快就会意识到你已经登上了一座火山岛,火山熔岩从它的侧面喷涌而出。但你也会感觉到雨点落在你的鼻子上,你会发现火山底部的小水池里积水。小心地把你的手杯起来尝一尝……它很新鲜。至少在40亿年前,第一次证明地球上有淡水。

淡水和露出水面的土地齐头并进。如果所有的陆地都在水下,那么你只能拥有咸的海水。这是因为咸水想侵占土地,这种现象被称为海水入侵。

所以,如果你能找到淡水,你就必须有旱地——而且面积相当大。

我们怎么知道早期地球上有淡水和陆地?

淡水与海水大不相同。很明显,你可能会说,但如果你不能真正回到时光机中,你怎么知道地球上是一个还是两个都存在?

答案就在岩石记录和保存在时间胶囊中的化学信号中。地球的年龄略高于45亿年,而科学家发现的最古老的岩石的年龄仅略高于40亿年。

为了真正了解我们的星球在其最初的5亿年中,我们必须研究曾经来自较老岩石并最终沉积在较年轻岩石中的晶体。

与岩石不同,保存最古老的晶体可以追溯到44亿年前。这些超级古老的水晶大部分来自地球上的一个地方:西澳大利亚中西部的杰克山。

这正是我们要去的地方。我们对一种名为锆石的矿物的一千多个晶体进行了年代测定,锆石以其对风化和蚀变的极端抵抗力而闻名。

这一点非常重要,因为在数十亿年的时间里,当晶体首次形成时,许多后期过程可以消除主要的化学信号。大多数其他类型的矿物都更容易改变,这一过程会抹去它们最初的化学成分,不会为我们提供了解地球深处过去的线索。

真正古老的谷物

我们的工作表明,我们分析的所有晶体中,约有10%的年龄超过40亿年。这可能看起来很小,但与世界其他地方相比,这是一个巨大的超古老谷物数量。

为了弄清楚这些颗粒是否有淡水的记录,我们在这些测年锆石颗粒上使用了微小的离子束来测量较重和较轻的氧气的比例。这个比率被称为氧同位素比率,被认为在海水中随着时间的推移几乎是恒定的,但在淡水中要轻得多。

显而易见,40亿年前的锆石晶体中有一小部分具有非常轻的特征,只能由淡水和岩石的相互作用形成。

锆石具有极强的抗蚀性。为了让Jack Hills的锆石获得这种轻氧特征,被淡水蚀变的岩石必须融化,然后再固化,才能将轻氧同位素特征赋予我们的锆石。

因此,淡水必须在40亿年前存在于地球上。

生命是否也在地球历史上这么早就开始了,这是一个我们还不能完全确定的问题。但我们至少在40亿年前的某个时候发现了地球上生命摇篮的证据,这在我们星球45亿年历史的早期。
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