汞污染与大规模灭绝：地质学家追溯地球火山历史的有毒遗产

汞污染与大规模灭绝：地质学家追溯地球火山历史的有毒遗产来自Schandelah-1和其他地方的严重畸形和畸胎孢子的例子（右上：丹麦Stenlille岩心；左下：丹麦Stenlille岩心；右上：丹麦Stenlille岩心）：丹麦Stenlille核心；左下：德国南部Pechgraben；右下：丹麦Stenlille核心德国南部Pechgraben；右下：Prees-2岩心，英国）。蕨类植物孢子（孢子大小为40-60微米）。资料来源：SofieLindström（格陵兰和丹麦地质调查局，GEUS，Stenlille）和BasvandeSchootbrugge。汞污染造成的持续环境压力一个由来自荷兰、中国、丹麦、英国和捷克共和国的科学家组成的国际研究小组分析了德国北部的沉积物，这些沉积物跨越了三叠纪最上层到侏罗纪下层时期。他们发现了大量畸形的蕨类植物孢子，这表明在2.01亿年前的蕨类植物中存在严重的压力。这些发现表明，与汞污染有关的长期环境压力是大灭绝事件后的一个重要因素。该研究的第一作者、乌得勒支大学的博士生雷姆科-博斯（RemcoBos）说："在一个沿海泻湖的沉积物样本中看到大量不同类型的畸形蕨类孢子，时间可以追溯到2.01亿年前，这确实令人吃惊。这意味着当时一定有非常多的蕨类植物受到了压力"。德国南部佩奇格拉本的马通蕨化石。图片来源：HanvanKonijnenburg-vanCittert蕨类植物在灭绝后恢复中的作用研究表明，蕨类植物取代了广大地区的树木，以应对极端的环境变化，如热应力和季风雨的增加。尽管森林被大面积砍伐，但蕨类植物仍能茁壮成长并适应环境，表现出对汞的独特耐受力。然而，蕨类植物在灭绝事件发生后长达200万年的时间里反复受到汞污染的压力，影响了它们孢子的发育。2008年夏季，德国北部下萨克森州布伦瑞克附近的Schandelah钻探现场。图片来源：BasvandeSchootbrugge汞和气候多变性的长期影响博斯和他的团队还发现了另外四次汞浓度较高的时期，这些时期与地球轨道的主要变化--长偏心周期相对应。这些时期引发了反复的森林倒退，使先锋蕨类植物得以传播，蕨类植物孢子的畸形表明，除火山作用外，土壤侵蚀和光化学还原等环境因素也在不断造成汞扩散。这些研究结果表明，在最初的火山事件发生后，生态扰动期复杂而漫长，持续时间超过一百万年。三叠纪-侏罗纪边界玄武岩洪水喷发示意图。岩浆侵入页岩、煤层和富含有机质的沉积物，释放出大量二氧化碳和其他污染物，包括汞。中间：正常和畸形孢子的例子。右图：该蕨类化石来自德国南部（Pechgraben）的一个采石场，产于侏罗纪早期。据了解，这个地方也有畸形的蕨类孢子。这些小蕨类植物在大灭绝事件发生后很常见。这些蕨类植物孢子来自Schandelah-1号岩心。图片来源：蕨类植物化石（10x10厘米），作者HanvanKonijnenburg-vanCittert；蕨类植物孢子（孢子大小为40-60微米），作者RemcoBos。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430632.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430632.htm

天问一号揭示火星气候转变 据报为研究地球气候演化提供借鉴

天问一号揭示火星气候转变据报为研究地球气候演化提供借鉴中国科学院国家天文台公布，天问一号的最新研究成果证实，风沙活动记录了火星古环境随火星自转轴和冰川期的变化，此发现据报能为研究地球气候演化方向提供借鉴。据央视新闻报道，国际学术期刊《自然》星期四（7月6日）发布了中国天问一号的最新研究成果，称在祝融号着陆区发现火星古风场改变的沉积层序的证据，证实风沙活动记录了火星古环境随火星自转轴和冰川期的变化。在太阳系行星中，火星与地球最为相似，火星的现状和演化历程被认为可能代表着地球的未来。风沙作用塑造了火星表面广泛分布的风沙地貌、沉积，记录了火星演化晚期和近代气候环境特征和气候变化过程。但人类对火星风沙活动过程和记录的古气候知之甚少。对此，中国科学院国家天文台李春来团队，联合中国科学院地质与地球物理所、美国布朗大学和天问一号等任务工程团队提取了沙丘形态、表面结构、物质成分等信息，分析了其指示风向和发育年龄，发现着陆区风场发生显著变化的层序证据，并与火星中高纬度分布的冰尘覆盖层记录有很好的一致性，揭示了祝融号着陆区可能经历了以风向变化为标志的两个主要气候阶段。研究团队称，这一气候的转变，发生在距今约40万年前的火星末次冰期结束时，可能是由于自转轴倾角的变化，火星从中低纬度到极地地区，发生了一次“冰期-间冰期”的全球性气候转变。这项研究有助于增进人类对火星古气候历史的理解，为火星古气候研究提供了新的视角，也为地球未来的气候演化方向提供了借鉴。

气象学家认为数百万年前大气二氧化碳含量下降与地球极冰期有关

气象学家认为数百万年前大气二氧化碳含量下降与地球极冰期有关主要作者AdrianaDutkiewicz指着澳大利亚弗林德斯山脉北部斯图尔特冰川时期留下的沉积物DietmarMüller教授/悉尼大学悉尼大学和阿德莱德大学的科学家团队在《地质学》杂志上撰文，描述了大约7亿年前地球上的一个时期，当时古老的罗迪尼亚大陆开始分裂。在这一过程中，它产生了新的海洋地壳，这有助于限制水下火山的二氧化碳脱气。研究人员说，与此同时，存在于现代加拿大的大量火山硅酸盐岩开始风化，这一过程有助于从空气中吸走更多的二氧化碳。研究人员认为，这两个过程将大气中的二氧化碳含量降低到了百万分之200以下，也就是今天大气二氧化碳含量的一半。研究论文称，这导致了众所周知的斯图尔特冰川期，即持续了5700万年的冰河时期，被认为是"地球历史上最极端的冰室气候时期"。有趣的是，大约十年前，另一组科学家也认为斯图尔特冰川是由火山活动形成的，但在这种情况下，哈佛大学的研究人员认为，降温更多的是与火山释放到空气中的气溶胶有关，而不是因为缺乏火山活动。让这一理论更加可信的是，冰河时期开始时，地球上还没有有机生命体，因此唯一可能影响大气中碳含量的过程是地质过程。这项研究的合著者、悉尼大学的迪特玛-穆勒（DietmarMüller）说："地质学在这个时期主宰了气候。我们认为斯图尔特冰期的到来是双重打击的结果：板块构造重组使火山脱气降到最低，与此同时，加拿大的一个大陆火山区开始侵蚀，消耗大气中的二氧化碳"。地质学家们说，他们的发现可能为我们提供了一种观察地球未来温度变化的方法。目前大陆碰撞的增加再次减缓了火山源的二氧化碳排放，这最终可能会使地球回到另一个冰河时代。然而，这种趋势需要数百万年才能实现，这与目前人类活动对气候的影响的时间尺度完全不同。"无论未来会发生什么，重要的是要注意到，这里研究的这种地质气候变化发生得极其缓慢，"该研究的第一作者、悉尼大学的阿德里安娜-杜特凯维奇（AdrianaDutkiewicz）说。"根据美国国家航空航天局（NASA）的数据，人类引起的气候变化的速度比我们以前看到的要快10倍"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1417025.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1417025.htm

新研究颠覆了我们对冰期频率的理解

新研究颠覆了我们对冰期频率的理解冰期是指地球气候的特点是温度低得多的时期，大面积的冰原和冰川覆盖了地球的大部分地区。这些冰期定期发生，最近的一次发生在更新世时代，从260万年前持续到大约11700年前。"在这项研究之前，人们都知道，在过去的一百万年里，全球冰量，包括南极洲的冰层，每10万年就会扩张和退缩一次。然而，这项研究显示，它们实际上更频繁地前进和后退--每4.1万年一次--直到至少40万年前，"他说。这项研究发表在《自然-地球科学》杂志上，是在Ohneiser博士为一个不同的项目从罗斯海取样的沉积物芯之后发生的，该项目旨在重建最后一个冰期后罗斯冰架的退缩。"这个6.2米长的岩芯在2003年被打捞出来，放在美国的一个档案馆里，但没有被进一步研究。我对它进行了取样，因为我期待着该岩芯能有一个跨越过去一万年左右的记录。我对岩心进行了古地磁分析，重建了地球磁场的变化，并发现了一个磁反转，显示它更古老，并有一个跨越100多万年的记录。"沉积和磁性矿物指标使Ohneiser博士能够重建罗斯冰架以及为该冰架提供支持的西南极冰原有多大。"来自冰架的冰山，其底部附着有沉积物和岩石。当冰山断裂时，它们会漂浮到海上，并在融化时掉下岩石和沉积物，如果冰层在岩心地点上方，这些岩石和沉积物也可能直接来自冰架。通过弄清这些碎片在不同时期在岩芯中的数量，我们可以建立一个关于冰原大小变化的图片。以前对冰期频率的理解是基于假设和不完整的数据集，但是在世界面临气候变化时，对它们的了解是很重要的。""南极洲的冰原有能力在未来几个世纪内使海平面大幅上升。古气候重建可以给我们提供线索，告诉我们冰原在大气中的二氧化碳水平增加时可能会有什么表现。由于冰原对任何气候变化的反应发生得非常缓慢，对过去冰原行为的重建提供了制约因素，即冰原有多大或多小，以及在不同的气候条件下它们退缩和重新生长的速度。这些重建提供了关于过去在人类开始扰乱大气层之前的冰原自然行为的基线信息"。Ohneiser博士认为，这项研究强调了新西兰在南极研究方面是如何发挥其优势的。新西兰是该领域的全球领导者--南极科学平台项目组不久将在南极洲西部冰盖接地线附近钻探沉积记录。这个由新西兰领导的探险队将是世界上有史以来最南部的沉积物钻探探险队。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339119.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339119.htm

地质学家意外发现失落的巨型板块遗迹

地质学家意外发现失落的巨型板块遗迹一位地质学家成功地重建了一个以前不为人知的构造板块，它被命名为"蓬图斯"（Pontus），面积曾约为太平洋的四分之一。这一发现是在日本、婆罗洲和菲律宾等多个地区进行实地考察后得出的。图片来源：苏珊娜-范-德-拉格马特（SuzannavandeLagemaat）/乌特勒支大学范-德-拉格马特通过实地研究和对日本、婆罗洲、菲律宾、新几内亚和新西兰山脉带的详细调查，重建了消失的板块。令她惊讶的是，她发现婆罗洲北部的大洋残余一定属于长期以来被怀疑的板块，科学家将其命名为庞图斯板块。现在，她已经重建了整个板块的全貌。菲律宾位于不同板块系统的复杂交界处。该地区几乎完全由大洋地壳组成，但有些地块高出海平面，并呈现出不同年代的岩石。构造板块构成了地球坚硬的外壳，了解构造板块的运动对于了解地球的地质历史至关重要。这些板块的运动强烈影响着地球古地理和气候的长期变化，甚至影响着稀有金属的发现。但是，地质历史上的大洋板块已经通过俯冲作用消失在地幔中。它们只留下了隐藏在山脉带中的岩石碎片。VandeLagemaat研究了地球上最复杂的板块构造区域：菲律宾周边地区。苏珊娜-范-德-拉格马特（SuzannavandeLagemaat）重建的蓬图斯大洋板块：1.2亿年前它在古太平洋的位置，以及现在的遗迹。早先的一项研究表明，古太平洋西部一定有一个大型俯冲带，它将东部已知的太平洋板块与西部假定的蓬图斯板块分隔开来。VandeLagemaat的研究现已独立证明了这一假设。图片来源：乌得勒支大学SuzannavandeLagemaatVandeLagemaat首先利用地质数据重建了日本和新西兰之间地区的板块运动。这揭示了目前西太平洋地区消失的板块面积有多大。"我们还在婆罗洲北部进行了实地考察，并在那里发现了最重要的拼图。我们以为我们面对的是我们已经知道的消失板块的遗迹。但我们在磁性实验室对这些岩石的研究表明，我们的发现最初来自更遥远的北方，必须是另一个以前未知板块的遗迹。但重要的发现还在后面。"范-德-拉格马特的博士生导师杜韦-范-欣斯伯根（DouwevanHinsbergen）解释说："11年前，我们认为蓬图斯的遗迹可能位于日本北部，但后来我们驳斥了这一理论。直到苏珊娜系统地重建了从日本经新几内亚到新西兰的'火环'山脉带的一半之后，拟议中的蓬图斯板块才显现出来，其中就包括我们在婆罗洲研究的岩石。"蓬图斯板块的遗迹不仅位于婆罗洲北部，还位于菲律宾西部的巴拉望岛和中国南海。范-德-拉格马特的研究还表明，从日本南部一直延伸到新西兰的是一个单一连贯的板块构造系统，它至少存在了1.5亿年。这也是该领域的一项新发现。之前之所以能够预测到蓬图斯的存在，是因为俯冲板块在"沉入"地幔时会留下痕迹：地幔中温度或成分异常的区域。当地震仪接收到地震信号时，就能观察到这些异常。地震通过地球内部发出地震波，当地震波穿过异常点（如旧板块的碎片）时，异常点就会对地震信号产生干扰。地质学家可以通过这些干扰追踪到地幔中存在的现象，如构造板块的碎片。这使他们能够看到3亿年前的历史；较老的板块碎片已经"溶解"在地幔和地核之间的边界上。11年前的研究表明，一条大型俯冲带一定穿过了古太平洋西部，它将东部已知的太平洋板块与西部假定的蓬图斯板块分隔开来。VandeLagemaat的研究现已独立证明了这一假设。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388911.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388911.htm

地质学家发现地球被包围在缓慢翻滚的引力波海洋中的证据

地质学家发现地球被包围在缓慢翻滚的引力波海洋中的证据艺术家构想的脉冲星集合，可探测到来自成对环绕的超大质量黑洞的引力波。图片来源：AuroreSimonnet为NANOGrav协作小组制作这一突破性发现是北美引力波纳米赫兹天文台（NANOGrav）15年精心观测的结果，其详细内容发表在《天体物理学杂志通讯》（TheAstrophysicalJournalLetters）上的一系列论文中。作为美国国家科学基金会（NSF）资助的物理前沿中心，NANOGrav由来自美国和加拿大的190多名科学家组成。他们利用波多黎各阿雷西博天文台、西弗吉尼亚州绿岸望远镜和新墨西哥州超大阵列的射电望远镜，监测天空中68颗被称为脉冲星的死星。这些脉冲星就像一个浮标网络，在引力波缓慢滚动的海洋中晃动。NANOGrav团队成员、加州理工学院物理学助理教授KaterinaChatziioannou说："引力波对脉冲星的影响非常微弱，很难探测到，但随着时间的推移，我们收集了更多的数据，对研究结果建立了信心。"今后，我们将继续进行更多的观测，并将我们的结果与国际合作伙伴的结果进行比较，这将使我们能够从数据中学到更多东西。"KaterinaChatziioannou。资料来源：加州理工学院NANOGrav团队成员、喷气推进实验室（JPL）首席科学家、加州理工学院天文学访问学者约瑟夫-拉齐奥（JosephLazio）说："我们有了一种新的方法，可以探测星系核心的巨大黑洞开始缓慢但不可阻挡的死亡螺旋时会发生什么。我们认为这个过程是许多星系的标准过程，我们已经看到了许多不同步骤的例子，但我们终于开始瞥见其中一个关键的最后步骤了。"约瑟夫-拉齐奥。资料来源：加州理工学院阿尔伯特-爱因斯坦于1916年首次提出了引力波的概念。然而，直到大约一个世纪之后，美国国家科学基金会资助的LIGO（激光干涉引力波天文台）才直接探测到了引力波。他们探测到了来自一对遥远的碰撞黑洞的波。与LIGO不同，NANOGrav所探测的引力波频率要高得多，顾名思义，NANOGrav主要探测纳赫兹范围内的低频引力波，即每几年一个周期。较高频率的引力波来自于较小的黑洞对，它们在碰撞前的最后几秒钟迅速绕着对方旋转，而较低频率的引力波被认为是由星系中心的巨大黑洞产生的，其质量是太阳的数十亿倍，它们缓慢地绕着对方旋转，在合并前还有数百万年的时间。在新的研究中，NANOGrav被认为捕捉到了来自宇宙中许多对合并的超大质量黑洞的引力波的集体嗡嗡声。"人们把这种信号比作背景杂音，而不是LIGO接收到的呼喊声，"同时也是LIGO团队成员和威廉-H-赫特学者的查齐奥安努解释说。帕特里克-迈尔斯。资料来源：加州理工学院"这就好像你在鸡尾酒会上，你无法分辨出任何一个人的声音。我们只能听到背景噪音，"NANOGrav团队成员、加州理工学院博士后学者副研究员帕特里克-迈耶斯（PatrickMeyers）说，他帮助领导了对结果的统计测试。NANOGrav的脉冲星网络也被称为脉冲星计时阵列。脉冲星是由大质量恒星爆炸形成的，它们发出的光标以非常精确的间隔快速旋转。"它们就像灯塔上的信标，以固定的速度掠过。你可以预测到几十纳秒的时间。在某些情况下，它们与原子钟的精度相当。"当引力波穿越宇宙时，会对时空结构产生轻微的拉伸和挤压。这种拉伸和挤压会导致地球与特定脉冲星之间的距离发生微小的变化，从而导致脉冲星闪光时间的延迟或提前。为了寻找引力波的背景嗡嗡声，科学小组开发了软件程序来比较其网络中一对脉冲星的时间。引力波会根据脉冲星在天空中的距离远近，在不同程度上改变脉冲星的闪光时间，JPL的罗恩-海灵斯（RonHellings）和乔治-唐斯（GeorgeDowns）在20世纪80年代初首次从理论上计算出这种模式。米歇尔-瓦利斯内里。资料来源：加州理工学院拉齐奥说："想象一下，成对的超大质量黑洞散布在海洋上，荡起许多涟漪。现在，我们坐在地球上，地球就像一个浮标，与脉冲星一起，我们试图测量涟漪是如何变化并导致其他浮标向我们移动或远离我们的。""为了弄清引力波背景，我们必须弄清许多令人困惑的影响，比如脉冲星的运动、银河系中自由电子的扰动、射电天文台参考时钟的不稳定性。"NANOgrav团队成员、JPL高级研究科学家兼加州理工学院理论天体物理学访问学者MicheleVallisneri说："我们在美国国家航空航天局朱诺号和卡西尼号任务的帮助下确定了太阳系中心的精确位置。"未来的NANOGrav成果将包括加拿大的CHIME望远镜，该望远镜将于2019年加入该项目。加州理工学院的深层同步阵列-2000（或称DSA-2000）也将加入搜索行列，这是一个由2000个射电天线组成的阵列，计划建在内华达沙漠，2027年开始运行。科学家们希望能解答有关合并超大质量黑洞性质的谜团，比如它们有多常见，是什么让它们走到了一起，还有什么其他因素促成了它们的凝聚。Chatziioannou说："多年来，人们一直试图用望远镜发现合并的超大质量黑洞。他们的距离越来越近，发现的候选黑洞也越来越多，但由于黑洞靠得太近，很难分辨。有了引力波这个新工具，将有助于更好地了解这些神秘的野兽。"瓦利斯内里说："这真是一个美丽的、不可能完成的实验：组装一个银河系大小的引力波探测器，由整个银河系的死亡恒星脉冲激发，并汇集了一个由射电天文学家、中子星和黑洞专家以及引力波科学家组成的多学科团队。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376151.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376151.htm