月球大小的撞击：地幔中黄金和铂金背后的秘密？

月球大小的撞击：地幔中黄金和铂金背后的秘密？西南研究所的西蒙·马尔奇博士合作开展了一项新研究，发现了第一个地球物理上合理的场景，可以解释地幔中某些贵金属（包括金和铂）的丰富程度。根据这些模拟，科学家们发现了撞击驱动的地幔物质混合情景，可以防止金属完全沉入地核。图片来源：西南研究院在其演化的早期，大约45亿年前，地球与一颗火星大小的行星发生了撞击，月球可能就是由撞击到地球轨道的圆盘上的碎片形成的。接下来是长时间的轰击，即所谓的“晚期吸积”，当时像月球一样大的星子撞击地球，释放出包括高度“亲铁”元素（HSE）在内的物质（对铁具有很强亲和力的金属），这些物质被整合到年轻的地球中。“之前对穿透地幔的撞击的模拟表明，星子金属核心中只有一小部分可以被地幔同化，而这些金属中的大多数——包括HSE——很快就会流到地核，”马尔奇说道。与人合着了一篇《美国国家科学院院刊》（PNAS）论文，概述了这些新发现。“这给我们带来了一个问题：地球是如何获得一些贵金属的？我们开发了新的模拟，试图解释当今地幔中的金属和岩石材料的混合。”该示意图说明了对地幔中存在丰富的HSE金属的最地球物理学上合理的解释。在长时间的轰击中，撞击器会撞击地球并输送物质。(a)液态金属会沉入当地产生的撞击产生的岩浆海洋中，然后渗透到下面的部分熔融区域。(b)压缩导致熔融区的金属凝固并下沉。(c)然后，热对流在较长的地质时间范围内混合并重新分布金属浸渍的地幔成分。图片来源：西南研究院地幔中HSE的相对丰度表明，HSE是在地核形成后通过撞击传递的。然而，事实证明，迄今为止，将这些元素保留在地幔中很难建模。新的模拟考虑了局部撞击产生的岩浆海洋下的部分熔融区域如何阻止星子金属坠入地核。“为了实现这一目标，我们模拟了撞击星子与地幔物质在三个流动阶段的混合：固态硅酸盐矿物、熔融硅酸盐岩浆和液态金属，”该论文的主要作者、耶鲁大学的JunKorenaga博士说。“这种三相系统的快速动力学，再加上地幔中对流提供的长期混合，使得来自星子的HSE能够保留在地幔中。”在这种情况下，撞击器会撞击地球，形成局部液态岩浆海洋，其中重金属沉入底部。当金属到达下面的部分熔融区域时，金属会迅速渗透到熔体中，然后慢慢沉入地幔底部。在此过程中，熔化的地幔凝固，捕获金属。这时对流开始出现，因为来自地核的热量导致固体地幔中的物质发生非常缓慢的蠕动，随后产生的电流将热量从内部带到地球表面。“地幔对流是指热地幔物质上升和较冷物质下沉的过程，”Korenaga说。“地幔几乎完全是固体，尽管在很长的地质时间跨度中，它表现为一种延展性和高粘性流体，混合和重新分布地幔物质，包括数十亿年前发生的大型碰撞中积累的HSE。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389631.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389631.htm

科学家制作出有史以来最详细的地球表面模型

科学家制作出有史以来最详细的地球表面模型然而，我们对这一错综复杂的过程的掌握充其量也是有限的。科学家们已经发表了新的研究，揭示了过去1亿年来地球表面的详细和动态模型。悉尼大学的地球科学家与法国的科学家合作，在著名的《科学》杂志上发表了这个新模型。过去1亿年的景观动态模型的动画显示了景观侵蚀和沉积。资料来源：悉尼大学的特里斯坦-萨勒斯博士。该模型首次对今天的地球物理景观是如何形成的，以及数百万吨的沉积物是如何流向海洋的，提供了一个高分辨率的理解。主要作者、悉尼大学地球科学学院的特里斯坦-萨勒斯博士说。"为了预测未来，我们必须了解过去。但是我们的地质模型只提供了对我们星球最近的物理特征如何形成的零散的理解。如果你寻找一个关于过去1亿年中河流流域、全球规模的侵蚀和沉积物的高分辨率的相互作用的连续模型，它就是不存在的。因此，这是一个很大的进步。它不仅是一个帮助我们研究过去的工具，而且还将帮助科学家理解和预测未来"。主要作者悉尼大学地球科学学院的TristanSalles博士利用一个将地球动力学、构造和气候力量与地表过程相结合的框架，科学小组提出了一个高分辨率（低至10公里）的过去1亿年的新动态模型，并将其分解为一百万年的框架。第二作者法国格勒诺布尔地球科学研究所的LaurentHusson博士说。"这个史无前例的地球近期高分辨率模型将使地球科学家对地球表面有一个更完整和动态的了解。关键是，它以我们以前无法做到的方式捕捉到了沉积物从陆地向海洋转移的动态。"Salles博士说，了解陆地沉积物流向海洋环境对于理解当今的海洋化学至关重要。鉴于海洋化学正在由于人类引起的气候变化而迅速变化，拥有一个更完整的画面可以帮助我们理解海洋环境。该模型将使科学家们能够测试不同的理论，即地球表面将如何应对不断变化的气候和构造力量。此外，该研究提供了一个改进的模型，以了解地球沉积物的运输如何在数百万年内调节地球的碳循环。"我们的研究结果将为其他领域的科学家提供一个动态和详细的背景，以准备和测试假设，例如在生化循环或生物进化中。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348275.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348275.htm

从熔岩到生命 科学家探究地球早期高度氧化的岩浆海洋

从熔岩到生命科学家探究地球早期高度氧化的岩浆海洋研究提供了有关早期地球大气层的新见解，表明它是由氧化态比以前认为的更高的岩浆海洋中的脱气挥发物形成的。研究发现，早期地球岩浆海洋的Fe3+含量是今天上地幔的十倍，从而形成了富含二氧化碳和二氧化硫的大气层。陆地行星的大气层一直被认为是由内部的挥发物脱气形成的，其成分主要受地幔氧化态的控制。要了解地幔氧化态，地幔中亚铁（Fe2+）和铁（Fe3+）的丰度是关键，因为地幔氧化态随这两种铁氧化物的相对丰度而变化。图像中心的明亮区域表示淬火金属熔体，周围的灰色区域表示淬火硅酸盐熔体。样品被封装在石墨囊中，在加热实验中转变为金刚石。资料来源：爱媛大学地球动力研究中心地幔氧化状态和研究结果日本爱媛大学领导的一项实验研究表明，在相当于下地幔深度的高压条件下，金属饱和岩浆中通过Fe2+的氧化还原歧化形成Fe3+的效率比以前想象的要高。在这一反应中，Fe3+和金属铁（Fe0）由2Fe2+生成，Fe0偏析到地核中增加了残余岩浆中Fe3+的含量及其氧化态。实验结果表明，地核形成时地球岩浆海洋中的Fe3+含量比现在的上地幔高出约一个数量级。对早期地球岩浆洋的影响这表明岩浆洋在地核形成后的氧化性比现在的地幔强得多，这种高氧化性岩浆的挥发物脱气形成的大气应该富含二氧化碳和二氧化硫。此外，作者还发现，根据地质记录的推断，估计的地球岩浆海洋氧化态可以解释40多亿年前的哈代岩浆的氧化态。由于生物分子在富含二氧化碳的大气中的形成效率相当低，作者推测地球形成后还原物质的后期增殖在提供生物可用有机分子和形成宜居环境方面发挥了重要作用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378841.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378841.htm

研究发现地球表面的水到达地核形成独特薄层 从而改变了地核的成分

研究发现地球表面的水到达地核形成独特薄层从而改变了地核的成分图示由于水引起的化学反应，硅晶体从地球外核的液态金属中流出。资料来源：DanShim/美国科学院大学一个由亚利桑那州立大学科学家沈丹（DanShim）、金泰贤（TaehyunKim）和地球与太空探索学院的约瑟夫-奥罗克（JosephO'Rourke）组成的国际研究小组揭示，来自地球表面的水可以渗透到行星深处，改变金属液体内核最外层区域的成分，形成一个独特的薄层。他们的研究成果于11月13日发表在《自然-地球科学》（NatureGeoscience）杂志上。研究表明，数十亿年来，地表水被下降或俯冲的构造板块输送到地球深处。在到达地表下约1800英里的地核-地幔边界时，这些水引发了深刻的化学作用，改变了地核的结构。地球内部示意图，显示了俯冲水和上升的岩浆柱。在俯冲水与地核的交界处，发生了化学交换，在最上层的外核形成了富氢层，而在地幔底部则形成了致密的二氧化硅。资料来源：延世大学地核-地幔边界的化学相互作用Shim和他的团队与韩国延世大学的YongJaeLee一起，通过高压实验证明，俯冲水与地核材料发生了化学反应。这种反应形成了富氢、贫硅层，将最顶部的外核区域改变成薄膜状结构。此外，反应生成的二氧化硅晶体上升并融入地幔。据预测，这种经过改造的液态金属层密度较小，地震速度降低，与地震学家绘制的异常特征相一致。"多年来，人们一直认为地核与地幔之间的物质交换很小。然而，我们最近的高压实验却揭示了不同的情况。我们发现，当水到达地核-地幔边界时，会与地核中的硅发生反应，形成二氧化硅。"这一发现以及我们之前观察到的水与铁液中的碳在极压下发生反应形成钻石的现象，都表明地核与地幔之间的相互作用更为活跃，表明存在大量的物质交换。这一发现推进了我们对地球内部过程的了解，表明全球水循环比以前认识到的更为广泛。改变了的地核"薄膜"对连接地表水循环和深层金属内核的地球化学循环有着深远的影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398165.htm

地球科学家发现太平洋板块隐藏的断层

地球科学家发现太平洋板块隐藏的断层研究人员在《地球物理研究快报》（GeophysicalResearchLetters）杂志上发表的一篇论文中描述了他们的发现。论文作者包括多伦多大学文理学院地球科学系博士后研究员ErkanGün和RussellPysklywec教授、多伦多大学士嘉堡分校物理与环境科学系助理教授PhilHeron以及伊斯坦布尔理工大学欧亚地球科学研究所的研究人员。完善板块构造理论"我们知道，断层等地质变形发生在远离板块边界的大陆板块内部，"Gün说。"但我们不知道同样的事情也发生在海洋板块上。我们正在做的是完善板块构造--描述地球如何运作的理论--并表明这些板块确实不像我们之前想象的那样原始。"数百万年来，构成大部分洋底的太平洋板块向西漂移，沿着从日本到新西兰和澳大利亚的海底海沟或俯冲带坠入地幔。当板块的西部边缘被拉入地幔时，它拖着板块的其他部分，就像桌布被从桌子上拉下来一样。该地图以黄色标出了太平洋板块被沿太平洋火环下沉的构造板块拉开的区域。资料来源：ErkanGün&RussellPysklywec/多伦多大学新发现的板块断层破坏发生在数百万年前地幔中的熔岩挤压到洋底时形成的广阔的洋底高原上；这些断层往往与最近的海沟平行。"人们认为，由于洋底高原更厚，它们应该更坚固，"Gün说，"但我们的模型和地震数据显示，实际情况恰恰相反：高原更薄弱。但我们的模型和地震数据显示，实际情况恰恰相反：高原更薄弱了。"如果说太平洋板块就像一块桌布被拉过桌面，那么高原就是一块较薄弱的桌布，更容易被撕裂。对了解大洋板块的影响研究人员研究了西太平洋的四个高原--翁通爪哇、沙茨基、赫斯和马尼希基，它们位于夏威夷、日本、新西兰和澳大利亚大致相邻的广阔区域。他们利用超级计算机模型和现有数据（其中一些数据是在20世纪70年代和80年代的研究中收集的）得出了这一发现。"有证据表明，过去由于这种类型的板块破坏，这些地点曾发生过火山活动--可能是偶发的，也可能是持续发生的--但现在是否发生还不清楚，"Gün说。"尽管如此，我们还是无法确定，因为这些高原位于海面以下数千米处，而派遣科考船收集数据是一项艰巨的任务。因此，事实上，我们希望我们的论文能引起人们对高原的关注，从而收集到更多的数据。"数十年来，众多地球科学家对板块构造理论进行了不断完善，其中包括华盛顿大学的约翰-图佐-威尔逊（JohnTuzoWilson），他在自己的职业生涯中为这一理论做出了重大贡献。Pysklywec说："但理论并非一成不变，我们仍在不断发现新的东西。现在我们知道这种断层破坏正在撕裂海洋板块的中心--这可能与地震活动和火山活动有关。"他说："这样的新发现颠覆了我们对活跃地球的理解和认识。这表明，即使是我们这个不断进化的星球的大运行，也仍然存在着巨大的奥秘。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422841.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422841.htm

重写地球早期历史：科学家在原始岩浆中发现高氧化铁

重写地球早期历史：科学家在原始岩浆中发现高氧化铁一项新的研究表明，早期地球岩浆海洋的氧化程度明显更高，导致大气中富含二氧化碳和二氧化硫。这可能阻碍了生物大分子的形成，表明后期还原物质的增殖对宜居性至关重要。爱媛大学领导的一项实验研究表明，在相当于下地幔深度的高压条件下，通过金属饱和岩浆中Fe2+的氧化还原歧化形成Fe3+的效率比以前想象的要高。在这一反应中，Fe3+和金属铁（Fe0）由2Fe2+形成，Fe0偏析到地核中增加了残余岩浆中Fe3+的含量及其氧化态。图片中心的亮区为淬火金属熔体，周围的灰色区域为淬火硅酸盐熔体。样品被封装在石墨囊中，在加热实验中转变为金刚石。资料来源：爱媛大学地球动力研究中心实验结果表明，地核形成时地球岩浆海洋中的Fe3+含量比现在的上地幔高出约一个数量级。这表明岩芯形成后的岩浆洋比现在的地幔氧化性强得多，这种高氧化性岩浆中的挥发物脱气形成的大气可能富含二氧化碳和二氧化硫。此外，作者还发现，根据地质记录的推断，估计的地球岩浆海洋氧化态可以解释40多亿年前的哈代岩浆的氧化态。由于生物分子在富含二氧化碳的大气中的形成效率相当低，作者推测地球形成后还原物质的后期增殖在提供生物可用有机分子和形成宜居环境方面发挥了重要作用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375363.htm