一項由澳大利亞阿德萊德大學地球化學家埃里克·范登堡博士率領的國際研究小組發現,西澳大利亞皮爾巴拉地區的古老火山巖顯示,早在30多億年前,地表水就已經深入地球內部并參與了巖漿的形成。
這一發現表明,當時地球通過某種類似現代板塊構造功能的機制,在表面與深層內部之間循環水資源,從而影響了早期的火山活動與大陸演化。研究成果已發表在《自然·通訊》雜志上。
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皮爾巴拉克拉通是地球上保存極為完好的一處古老地殼區域。通過對這些擁有31億年歷史的火山巖進行化學特征分析,研究人員發現其內部保留了水深入地幔的痕跡。在現代地球中,板塊俯沖帶會將富含水分的礦物質從地表帶入地幔,從而降低周圍巖石的熔點并生成巖漿。然而,由于早期地球的內部溫度要高得多,其外殼或許無法像現代那樣形成堅硬且移動的板塊,這讓科學家長期以來對當時的地表水能否進入地幔存有疑問。
為了解釋這一現象,研究團隊提出了“滴下作用”的假設。在該機制中,較冷且含有水分的地殼部分逐漸吸收水分并變得足夠密集,導致它們失去穩定性,隨后像沉重的液滴一樣向下凹陷并最終坍塌到熾熱的地幔中。這種下沉過程無需完整的大規模板塊構造,便能將富含水分的地表巖石輸送到地球內部。當這些物質進入高溫環境后會釋放水分,進而促進局部熔融并產生上涌巖漿,最終在地表冷卻形成如今保存在皮爾巴拉的火山巖。
這項研究解決了關于地球內部與表面開始物質交換時間的長期爭議,證明了地球在嬰兒時期并未被劃分為完全隔離的表面與內部系統,而是已經存在水循環,并對早期地殼及大陸的塑造起到了關鍵作用。
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