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通过同位素分析科学家解释关于地球形成和演变的长期之谜

2022-08-04 09:00     来源:cnBeta     同位素

通过分析惰性气体同位素数据,Parai确定古代羽状地幔(深层部分)的水浓度是上层地幔的水浓度的1/4到1/250。因此,由此产生的粘性对比可能阻止了地幔内的混合。这将有助于解释关于地球的形成和演变的某些长期的谜团。这项研究于7月14日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

Parai说:“原始的粘度对比可能会解释为什么引发整个地幔岩浆海洋的巨大撞击没有使成长中的星球均匀化。这也可以解释为什么在地球历史上,羽状地幔经历了较少的部分融化处理。”

Parai的调查挑战了她的领域中曾经广泛持有的一个假设:地球的地幔从一开始就是均匀的。当太阳系在大约45亿年前稳定到目前的布局时,当重力将旋转的气体和尘埃拉入,成为来自太阳的第三颗行星时,地球形成了。像水、碳、氮和惰性气体这样的挥发性物质在地球形成时被送到了地球上,但是Parai的研究表明,早期加入的物质是一种比后来加入的物质更干燥的岩石类型。

她发现,地幔的氦、氖和氙(Xe)同位素要求,与上层地幔相比,羽状地幔在那段增生期结束时,氙和水等挥发性物质的浓度较低。上层地幔可能得益于富含挥发性物质的较大贡献,类似于一类称为碳质球粒陨石的陨石。

Parai采取了多管齐下的方法来弄清一个星球的生命故事。发表在PNAS上的这项研究提出了一个由她开发的模型,但Parai也在华盛顿大学的高温同位素地球化学实验室中对岩石样本进行了自己的实验工作。她研究火山岩中的惰性气体同位素--特别是来自氙的同位素--以了解地球地幔成分的演变,并研究地球表面的陆地岩石以观察大气的演变。

“在我的实验室里,”Parai说,“我们采取天然岩石样本--主要是现代火山岩,但也有一些古代岩石--我们试图了解关于地球历史的不同事情。具体来说,我们想知道地球是如何得到它的大气层,它的海洋和其他与可居住性有关的特征。”

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