地球氧氣從哪裡來? 新研究:深處地殼運動與破壞

25至28億年前,地球還是個幾乎不存在氧氣的星球,如今如何充滿賦予生命組成的氧氣?一篇研究提出新可能性:至少有一部分來自地殼運動與破壞後釋放。
地球氧氣從哪裡來? 新研究:深處地殼運動與破壞
在名為太古宙的地質年代中,此時地球被綠色海洋覆蓋,籠罩在甲烷霧霾中,完全沒有多細胞生命,且地殼板塊活動不同於現今形態。

位於聚合板塊邊緣的隱沒帶(subduction zone)是地球獨家特徵,其中還有含氧量、水含量都很高的氧化岩漿,由氧化沉積物與海洋底層水流入地函後相互作用形成,一篇新研究想瞭解太古宙時代的海洋底層水域與沈積物氧化物質缺乏,是否可能因此阻止氧化岩漿形成。

科學家收集了約 26.7至27.5 億年前的花崗岩樣本,研究岩石內能高溫和高壓的鋯石晶體,其中有小於30微米的小磷灰石晶體被困在鋯石晶體內,透過測量磷灰石的硫含量,我們可以確定磷灰石是否來自氧化岩漿。

分析結果發現岩漿硫含量最初約為零,但在27.05億年前增加至百萬分之2000,表明岩漿變得更加富含硫;此外,磷灰石中S6+(一種硫離子)的存在表明硫來自氧化源,與主體鋯石晶體的數據相符,進一步表明有氧化岩漿形成於27億年前,就算太古宙海洋缺乏溶解氧的機制,也沒有阻止隱沒帶中富含硫的氧化岩漿形成。

報告表示,岩漿內氧氣一定來自其他來源,並於火山爆發期間釋放到大氣中,團隊認為,太古宙隱沒帶可能是27億年前開始使地球氧氣增加的關鍵因素。由於地球是太陽系唯一已知存在板塊構造與隱沒帶的行星,這項研究可以協助解釋為何星球缺乏氧氣,並理解其他岩石行星的生命誕生路徑◆
新論文發表在《自然地球科學》期刊。

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