《自然》：最新研究重塑地球大气形成理论

地幔中氩原子的运动速度比之前想象的要慢得多
 
美国科学家近日研究发现，地幔中的氩原子的运动速度比之前想象的要慢得多，它们被牢固地“捆绑”在地幔矿石中，甚至是火山活动也难以将它们“驱逐”出来。这与现已广泛接受的观点——气体从早期地幔中逃逸出来形成大气大相径庭，将促使科学家不得不重新思考地球大气层及相似的火星、金星大气的形成过程。相关论文发表在9月20日的《自然》杂志上。
 
科学家认为，地球刚形成时，具有炽热的熔岩层，一直延伸到地表下几百英里。这一熔岩层冷却下来时，就会在近表面形成坚硬外壳并逐渐向下凝固，最终形成坚固的地壳。很多科学家相信，经过了熔化阶段或是大的碰撞之后，地球最初的气体全部逃逸出来，并形成了早期的大气和海洋。不过另外一些科学家认为，早期地球的这种“排气”并不彻底，直至今日，原始气体在地球深处仍有存留。
 
最新的研究结果支持了后一种观点。美国伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）的地球化学家E. Bruce Watson和研究小组对来自地幔的硅酸镁矿石进行加热，目的在于模拟地球内部的高温环境，来观测氩原子进入矿石的速度有多快。结果发现，氩被矿石大量吸收了，但是速度却相当慢。
 
Watson表示，这一结果说明了，即使是暴露于高温环境下，氩仍旧能够存留于地幔中。他说：“我们已不能再相信地幔部分熔化会使氩全部释放出来，类似地，其它惰性气体也不会这样。”

新的研究支持了地球早期不完全排气理论（图片来源：Rensselaer Polytechnic Institute）

不过疑问接踵而至。因为大气中确实含有一定量的氩，如果氩不是穿过地幔岩石层，那么它是怎样到达大气的呢？
 
Watson和同事认为，氩可能是通过地球风化的上部地壳（upper crust）进入到大气的。Watson说：“洋底壳（oceanic crust）持续不断地受到海水的风化作用，而大陆壳（continental crust）富含的钾经过衰变就会形成氩。”
 
因为火星和金星的地表下物质与地球的有很多相似之处，所以此次的发现对于理解这两者的大气也大有帮助。
 
研究小组目前正着手开始对其它惰性气体进行类似测试，他们预测会得到相似的结果。Watson表示，我们也许需要重新思考，大气和其它大型系统是怎样形成的。
 
 
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