《自然》：最新研究重塑地球大氣形成理論

地幔中氬原子的運動速度比之前想象的要慢得多
 
美國科學家近日研究發現，地幔中的氬原子的運動速度比之前想象的要慢得多，它們被牢固地“捆綁”在地幔礦石中，甚至是火山活動也難以將它們“驅逐”出來。這與現已廣泛接受的觀點——氣體從早期地幔中逃逸出來形成大氣大相徑庭，將促使科學家不得不重新思考地球大氣層及相似的火星、金星大氣的形成過程。相關論文發表在9月20日的《自然》雜志上。
 
科學家認為，地球剛形成時，具有熾熱的熔巖層，一直延伸到地表下幾百英里。這一熔巖層冷卻下來時，就會在近表面形成堅硬外殼并逐漸向下凝固，最終形成堅固的地殼。很多科學家相信，經過了熔化階段或是大的碰撞之后，地球最初的氣體全部逃逸出來，并形成了早期的大氣和海洋。不過另外一些科學家認為，早期地球的這種“排氣”并不徹底，直至今日，原始氣體在地球深處仍有存留。
 
最新的研究結果支持了后一種觀點。美國倫斯勒理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute）的地球化學家E. Bruce Watson和研究小組對來自地幔的硅酸鎂礦石進行加熱，目的在于模擬地球內部的高溫環境，來觀測氬原子進入礦石的速度有多快。結果發現，氬被礦石大量吸收了，但是速度卻相當慢。
 
Watson表示，這一結果說明了，即使是暴露于高溫環境下，氬仍舊能夠存留于地幔中。他說：“我們已不能再相信地幔部分熔化會使氬全部釋放出來，類似地，其它惰性氣體也不會這樣。”

新的研究支持了地球早期不完全排氣理論（圖片來源：Rensselaer Polytechnic Institute）

不過疑問接踵而至。因為大氣中確實含有一定量的氬，如果氬不是穿過地幔巖石層，那么它是怎樣到達大氣的呢？
 
Watson和同事認為，氬可能是通過地球風化的上部地殼（upper crust）進入到大氣的。Watson說：“洋底殼（oceanic crust）持續不斷地受到海水的風化作用，而大陸殼（continental crust）富含的鉀經過衰變就會形成氬。”
 
因為火星和金星的地表下物質與地球的有很多相似之處，所以此次的發現對于理解這兩者的大氣也大有幫助。
 
研究小組目前正著手開始對其它惰性氣體進行類似測試，他們預測會得到相似的結果。Watson表示，我們也許需要重新思考，大氣和其它大型系統是怎樣形成的。
 
 
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