天天動態:科學家解釋關于地球形成和演變的長期之謎

(相關資料圖)

通過分析惰性氣體同位素數據，Parai確定古代羽狀地幔（深層部分）的水濃度是上層地幔的水濃度的1/4到1/250。因此，由此產生的粘性對比可能阻止了地幔內的混合。這將有助于解釋關于地球的形成和演變的某些長期的謎團。這項研究于7月14日發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

Parai說：“原始的粘度對比可能會解釋為什么引發整個地幔巖漿海洋的巨大撞擊沒有使成長中的星球均勻化。這也可以解釋為什么在地球歷史上，羽狀地幔經歷了較少的部分融化處理。”

Parai的調查挑戰了她的領域中曾經廣泛持有的一個假設：地球的地幔從一開始就是均勻的。當太陽系在大約45億年前穩定到目前的布局時，當重力將旋轉的氣體和塵埃拉入，成為來自太陽的第三顆行星時，地球形成了。像水、碳、氮和惰性氣體這樣的揮發性物質在地球形成時被送到了地球上，但是Parai的研究表明，早期加入的物質是一種比后來加入的物質更干燥的巖石類型。

她發現，地幔的氦、氖和氙（Xe）同位素要求，與上層地幔相比，羽狀地幔在那段增生期結束時，氙和水等揮發性物質的濃度較低。上層地幔可能得益于富含揮發性物質的較大貢獻，類似于一類稱為碳質球粒隕石的隕石。

Parai采取了多管齊下的方法來弄清一個星球的生命故事。發表在PNAS上的這項研究提出了一個由她開發的模型，但Parai也在華盛頓大學的高溫同位素地球化學實驗室中對巖石樣本進行了自己的實驗工作。她研究火山巖中的惰性氣體同位素--特別是來自氙的同位素--以了解地球地幔成分的演變，并研究地球表面的陸地巖石以觀察大氣的演變。

“在我的實驗室里，”Parai說，“我們采取天然巖石樣本--主要是現代火山巖，但也有一些古代巖石--我們試圖了解關于地球歷史的不同事情。具體來說，我們想知道地球是如何得到它的大氣層，它的海洋和其他與可居住性有關的特征。”