远古海洋和行星碰撞的遗迹 科学家揭开地球神秘"D"层的新面纱

远古海洋和行星碰撞的遗迹科学家揭开地球神秘"D"层的新面纱与完美的球体不同，D"层出人意料地错落有致。它的厚度因地而异，有些地区甚至完全没有"D"层--就像大陆高出地球海洋一样。这些有趣的变化吸引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。由胡青阳博士（高压科学与技术高等研究中心）和邓杰博士（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"巨型撞击假说"（GiantImpacthypothesis），该假说认为一个火星大小的天体撞击了原地球，在撞击后形成了一个覆盖整个地球的岩浆海洋。他们认为，"D"层可能是这一巨大撞击留下的独特成分，可能蕴藏着地球形成的线索。邓杰博士强调，在这个全球岩浆海洋中存在大量的水。这些水的确切来源仍是一个争论不休的话题，人们提出了各种理论，包括通过星云气体和岩浆之间的反应形成，或由彗星直接输送。普遍的观点认为，水会随着岩浆的冷却而向岩浆海洋的底部集中。到最后阶段，最靠近地核的岩浆所含的水量可能与地球现今的海洋相当。海底岩浆海洋中的极端压力和温度条件创造了一种独特的化学环境，促进了水和矿物之间发生意想不到的反应。胡青阳博士解释说："我们的研究表明，这种含水岩浆海洋有利于形成一种富铁相，即过氧化铁镁。这种过氧化物的化学式为（Fe,Mg）O2，与下地幔中的其他主要成分相比，它对铁的偏好更为强烈。根据我们的计算，这种过氧化物对铁的亲和力可能会导致在几公里到几十公里厚的地层中积累以铁为主的过氧化物。"地核-地幔边界异质结构的形成这种富铁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。根据新的模型，D"层的矿物将以一种新的组合为主：贫铁硅酸盐、富铁（铁、镁）过氧化物和贫铁（铁、镁）氧化物。这种以铁为主的过氧化物还具有低地震速度和高导电性，使其成为解释D"层独特地球物理特征的潜在候选物质。这些特征包括超低速度区和高电导率层，两者都是D"层众所周知的成分异质性的原因。研究结果表明，由岩浆海洋中的古水形成的富铁过氧化物在形成"D"层的异质结构方面发挥了至关重要的作用。这种过氧化物对铁的强烈亲和力在这些富铁斑块和周围地幔之间形成了鲜明的密度对比。从根本上说，它就像一个绝缘体，阻止它们混合，并有可能解释在下地幔底部观察到的长期异质性。这个模型与最近的数值建模结果非常吻合，表明最下层地幔的异质性可能是一个长期存在的特征。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432963.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432963.htm

研究认为地球的内部核心可能正在扭转其旋转方向

研究认为地球的内部核心可能正在扭转其旋转方向在2023年1月的科学杂志《自然-地球科学》中，北京大学的研究人员宋晓东和杨毅声称，地球的内核在2009年左右停止了相对于其他层的旋转。地球的最内层在我们脚下约3100英里处，由热铁构成，大约有冥王星那么大，可以独立于地幔和地壳旋转，因为有一个液体的外核围绕着它。研究人员说，内核在停止旋转后开始反转，这个过程大约每35年重复一次。上一次逆转发生在1970年代初；下一次可能是在2040年代中期。这项研究涉及测量穿越地球的地震波。这些波纹可以追溯到1964年，起源于地震和核爆炸。在20世纪90年代初显示出明显时间变化的波纹在过去十年中显示出相对轻微的变化，可能表明核心的旋转已经暂停。研究人员发现了1970年代早期的类似数据，该数据与一天的长度变化相关。南加州大学的地震学家约翰-维达勒不同意。他认为根据20世纪60年代末至70年代初的核爆炸数据，内核每6年振荡一次。其他地球物理学家有许多理论，但维达尔认为没有任何模型能充分解释所有的数据。一种理论声称，内核在2001年至2013年期间大幅移动，但此后没有再移动。澳大利亚国立大学地球物理学家HrvojeTkalcic在他的研究中声称，内核每20到30年来回循环，而不是每35年向一个方向变化。然而，他也对所有提出的理论的准确性表示怀疑。地震数据只能提供关于地球内部发生的有限信息。其他理论推测，内部的核心可能有另一个核心在里面。所以科学家们还没有就地球内部发生的事情达成共识。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340765.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340765.htm

重写地球早期历史：科学家在原始岩浆中发现高氧化铁

重写地球早期历史：科学家在原始岩浆中发现高氧化铁一项新的研究表明，早期地球岩浆海洋的氧化程度明显更高，导致大气中富含二氧化碳和二氧化硫。这可能阻碍了生物大分子的形成，表明后期还原物质的增殖对宜居性至关重要。爱媛大学领导的一项实验研究表明，在相当于下地幔深度的高压条件下，通过金属饱和岩浆中Fe2+的氧化还原歧化形成Fe3+的效率比以前想象的要高。在这一反应中，Fe3+和金属铁（Fe0）由2Fe2+形成，Fe0偏析到地核中增加了残余岩浆中Fe3+的含量及其氧化态。图片中心的亮区为淬火金属熔体，周围的灰色区域为淬火硅酸盐熔体。样品被封装在石墨囊中，在加热实验中转变为金刚石。资料来源：爱媛大学地球动力研究中心实验结果表明，地核形成时地球岩浆海洋中的Fe3+含量比现在的上地幔高出约一个数量级。这表明岩芯形成后的岩浆洋比现在的地幔氧化性强得多，这种高氧化性岩浆中的挥发物脱气形成的大气可能富含二氧化碳和二氧化硫。此外，作者还发现，根据地质记录的推断，估计的地球岩浆海洋氧化态可以解释40多亿年前的哈代岩浆的氧化态。由于生物分子在富含二氧化碳的大气中的形成效率相当低，作者推测地球形成后还原物质的后期增殖在提供生物可用有机分子和形成宜居环境方面发挥了重要作用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375363.htm

地球上最古老的叠层石启发寻找火星生命的新前景

地球上最古老的叠层石启发寻找火星生命的新前景最近发表在《美国地质学会地质学》杂志上的一篇论文结合了各种先进的二维和三维分析技术，以确定地球上最早的叠层石的生物起源，这些叠层石来自西澳大利亚34.8亿年前的德雷斯堡地层。德雷斯珀地层叠层石的样本，显示了由赤铁矿、重晶石和石英形成的复杂分层结构，以及一个圆顶的上表面（圆顶箭头）。资料来源：KeyronHickman-Lewis及其同事叠层岩微观结构的三维渲染，使整个叠层岩结构中的相的分布得以可视化。资料来源：KeyronHickman-Lewis及其同事尽管这些叠层石经历了严重的成因和风化，并且不包含任何有机材料，但由伦敦自然历史博物馆的KeyronHickman-Lewis博士领导的团队已经使用光学和电子显微镜、元素地球化学、拉曼光谱、以及基于实验室和同步辐射的断层扫描来确定一些暗示生物起源的特征。除了对三维叠层岩大结构进行实验室断层扫描外，研究小组还通过使用意大利的里雅斯特Elettra同步加速器的SYRMEP光束线，首次实现了亚微米级的像素和体素尺寸，对前寒武纪叠层岩的微观结构进行成像。这使得我们能够识别非均匀的层状结构、腐烂的有机物脱气产生的空隙以及被解释为微生物宫廷结构的柱状垂直结构，这是光合作用生长的常见指标。光学显微照片（左）和EDX图（右）显示了德雷斯珀地层叠层中的主要和替代矿物学。资料来源：KeyronHickman-Lewis及其同事由于最近的风化作用，Dresser地层的叠层石大部分被赤铁矿（氧化铁）取代。虽然这使得有机地球化学分析无法进行，但这种成分与寻找火星上的生命高度相关。火星表面的沉积岩也受到了类似的普遍氧化作用，在其上部的几厘米到几米处也主要由铁氧化物组成。在这方面，DresserFormation叠层岩可能是独特的相关材料，可以让我们了解火星上预期的生物特征保存的精确风格。随着火星2020年毅力号探测器继续对杰泽罗火山口的探索，现在研究人员可以寻找与德雷斯珀地层中发现的生命形态表现相似的生命，并为最终将火星样本送回地球时进行先进的多技术分析做准备。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334633.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334633.htm

从地核到地壳：岩浆氧化在地球形成过程中的意义

从地核到地壳：岩浆氧化在地球形成过程中的意义早期地球地幔的高度氧化可能导致了类似金星的地表环境。上地幔目前的状态可能受到了地球形成后加入的金属铁的影响。因此，在地幔形成后立即确定地幔中Fe2+和Fe3+的分布情况，对了解生命出现前的地表环境和宜居行星的起源至关重要。图片下部的暗区显示的是结晶的桥粒石，上部的树枝状纹理显示的是淬火熔体。资料来源：爱媛大学地球动力研究中心前期研究和新发现在之前的研究中，科学家们发现地球的岩浆海洋比现在的上地幔富含更多的Fe3+，因此具有高度氧化性（Kuwahara等人，2023年，Nat.Geosci.）。由此产生了一个问题：上地幔的氧化态是如何降低到我们今天所观察到的程度的呢？为了找到答案，科学家们探索了在岩浆海洋的结晶阶段，Fe3+融入下地幔的可能性。研究结果表明，与共存的岩浆相比，下地幔最主要的矿物桥粒石的结晶过程中不会优先融入Fe3+。这表明，如果地球的岩浆海洋富含Fe3+，那么早期地球的上地幔也是高度氧化的。这种高氧化地幔中的挥发物脱气形成的大气会富含二氧化碳和二氧化硫，从而形成类似金星的地表环境。由于岩浆海洋结晶过程无法降低上地幔的氧化态，作者提出了地球形成后晚期生成物质中所含金属铁降低上地幔氧化态的看法。事实上，根据地幔中高度亲铁（亲铁）元素的丰度，晚期增生物质所提供的金属铁的数量与将上地幔的氧化态降低到现在所需的数量相当。要验证这一假设，还需要对地幔的氧化态进行进一步的地质制约。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383681.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383681.htm

国际最新研究：陨石或地球44亿年前火山爆发可能促进生命起源

国际最新研究：陨石或地球44亿年前火山爆发可能促进生命起源该论文介绍，此前研究表明，有机分子的前体包括烃类、醛类和醇类等，可能是小行星和彗星的陨石带来或者由地球早期大气与海洋的反应所生成，这些反应可能由闪电、火山活动或撞击的能量所促成。不过，数据的匮乏意味着人们还不清楚产生此类前体的主要机制。论文通讯作者、德国慕尼黑大学、马克斯·普朗克天文学研究所OliverTrapp和同事一起，对小行星或火山岛沉积的尘埃颗粒是否能够推动大气二氧化碳转变为早期地球上有机分子的前体开展研究，他们通过将二氧化碳气体放入一个加热加压系统（高压釜），压力在9-45巴之间，温度范围在150-300°C之间，他们模拟了一系列过去研究中认为在早期地球存在的条件，还在系统中添加氢气或水，模拟湿润和干燥的气候环境。同时，通过在系统中加入不同组合的铁陨石、石陨石或火山灰等的粉碎样本，还有可能出现在早期地球上以及在地壳、陨石或小行星上发现的矿物，模拟了陨石或火山灰颗粒在火山岛上的沉积。论文作者发现，陨石和火山灰富含铁的颗粒物，在多种早期地球可能存在的大气和气候条件下，能推动二氧化碳转化为烃类、醛类和醇类。同时还观察到，醛类和醇类形成于较低温度下，而烃类形成于300°C环境下。他们认为，早期地球大气随着时间逐渐冷却，醇类和醛类的产生可能增加。这些化合物可能随后参与到进一步反应中，可能形成了碳水化合物、脂类、糖类、氨基酸、DNA和RNA。通过计算他们观察到的反应率，和使用此前对早期地球环境研究的数据，论文作者估计他们提出的机制可能在早期地球上每年合成高达60万吨有机物前体。论文作者总结提出，他们最新研究的这一机制结合其他早期地球大气和海洋的反应，可能有助于地球生命的起源。（完）                  ...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361813.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361813.htm