美国science杂志：ScienceAdvances深部地幔之中惊现生命的印记

美国science杂志：ScienceAdvances深部地幔之中惊现生命的印记值得注意的是，海洋沉积物的变化留下了如此深刻的痕迹，因为总的来说，只有少量沉积物沿着俯冲带进入地幔深处。朱利安尼解释说：“这证实了地幔中的俯冲岩石物质并不是均匀分布的，而是沿着特定的轨迹移动的。”。对于地球的下地幔来说，这种转变是相关的，因为海底的一些沉积物通过板块构造进入地幔，其中沉积着大量的已经死去的生物的物质。沿着俯冲带，这些沉积物——以及下面的海洋地壳——被输送到很深的地方。这样，作为有机物质储存在沉积物中的碳也会到达地幔。在那里，沉积物与来自地幔的其他岩石成分发生混合，经过一段时间后，估计至少有3亿年后，在其他地方再次上升到地球表面——例如以金伯利岩岩浆的形式。研究人员认为，寒武纪生命大爆发期间，年轻金伯利岩成分的这种变化是决定性的触发因素。这一相对较短的阶段——从地质学角度讲——发生在大约5.4亿年前寒武纪开始时的几千万年期间。在这场剧烈的转变中，几乎所有现存的动物部落第一次出

众所周知，地球内部的过程会影响地表发生的事情。例如，火山作用形成大量岩浆岩并向大气排放气体，从而影响我们星球上的生物地球化学循环。

然而，不太明显的是，相反的情况也是存在的：地球表面发生的事情会影响地球内部——甚至影响到很深的地方。这是苏黎世ETH地球科学系SNSF Ambizione研究员安德里亚·朱利安尼领导的一个国际研究小组在《Science Advances》杂志上发表的一项新研究中得出的结论。根据这项研究，我们星球上生命的发展深深的影响着地球下地幔的部分。

碳作为信使

在他们的研究中，研究人员测试了稀有样品，也就是钻石，这些其实就是来自地球不同历史时期的被称为金伯利岩的火山岩。这些特殊的岩石是来自地幔最底层的信息载体。科学家们分析了这些来自全球的特殊岩石，大约150个样品中碳的同位素组成。他们发现，年龄小于2.5亿年的较年轻金伯利岩的成分与较老岩石的成分差异很大。在许多较年轻的样品中，碳同位素的组成超出了地幔岩石的应该有的数值范围。

研究人员认为，寒武纪生命大爆发期间，年轻金伯利岩成分的这种变化是决定性的触发因素。这一相对较短的阶段——从地质学角度讲——发生在大约5.4亿年前寒武纪开始时的几千万年期间。在这场剧烈的转变中，几乎所有现存的动物部落第一次出现在地球上。作者解释说：“海洋中生命形式的大量增加，决定性地改变了地球表面正在发生的一切。”。“这反过来影响了海底沉积物的组成。”

本文研究相关样品取样位置

从海洋到地幔再回来

对于地球的下地幔来说，这种转变是相关的，因为海底的一些沉积物通过板块构造进入地幔，其中沉积着大量的已经死去的生物的物质。沿着俯冲带，这些沉积物——以及下面的海洋地壳——被输送到很深的地方。这样，作为有机物质储存在沉积物中的碳也会到达地幔。在那里，沉积物与来自地幔的其他岩石成分发生混合，经过一段时间后，估计至少有3亿年后，在其他地方再次上升到地球表面——例如以金伯利岩岩浆的形式。

值得注意的是，海洋沉积物的变化留下了如此深刻的痕迹，因为总的来说，只有少量沉积物沿着俯冲带进入地幔深处。朱利安尼解释说：“这证实了地幔中的俯冲岩石物质并不是均匀分布的，而是沿着特定的轨迹移动的。”。

全球金伯利岩碳、锶、钕同位素组成

地球作为一个整体系统

除了碳，研究人员还分析了其他化学元素的同位素组成。例如，Sr和Hf这两种元素显示出与碳相似的模式。作者指出：“这意味着碳的特征不能用脱气等其他过程来解释，因为否则Sr和Hf的同位素就不会与碳的同位素相关。”。

新发现为进一步研究打开了大门。例如，磷或锌等元素受到生命出现的显著影响，也可以提供地球表面过程如何影响地球内部的线索。“地球实际上是一个复杂的整体系统，”作者说。“我们现在想更详细地了解这个系统。”

参考文献：Perturbation of the deep-Earth carbon cycle in response to the Cambrian Explosion” by Andrea Giuliani Russell N. Drysdale Jon D. Woodhead Noah J. Planavsky David Phillips Janet Hergt William L. Griffin Senan Oesch Hayden Dalton and Gareth R. Davies 4 March 2022 Science Advances.

以上内容来源于：EarthScience读书会