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在地球上，幾乎所有物種的演變都是從水裡開始，在出現陸地之後，許多海洋生物上岸變成了陸地生物，最新研究發現，古代的地球其實就是一個大型的海洋世界！
2020年3月2日，來自美國科羅拉多大學的研究人員在國際頂尖期刊《Nature Geoscience》上在線發表了一篇名為“Limited Archaean continental emergence reflected in an early Archaean 18O-enriched ocean”的研究論文，文章的中文譯名是《古代富含氧18的海洋反映出有限的新興大陸》。
在分析了澳大利亞陸地上發現的遠洋地殼氧同位素數據後說，地質學家發現，32億年前的地球是由水下大陸組成的“水世界”。
古代的海水更暖和
地球生物圈的起源和演化是由海洋的物理和化學性質決定的，海洋沉積物和地殼保留了這些地球化學歷史記錄。如果海洋的氧同位素組成與今天的相似，那麼在古代的海水可能會比今天的海水暖和。
對此，文章的主要作者、地質學家Benjamin Johnson認為，“一個沒有新興大陸的早期地球可能類似於一個‘水世界’，這種環境為地球上生命的起源和進化提供了重要的環境條件。”。
據悉，Benjamin Johnson是美國愛荷華州立大學地質和大氣科學的助理教授，也是科羅拉多大學的博士後研究員。
研究的起源來自於西澳大利亞偏遠地區還保存著太古宙（40億至25億年前）的海洋地殼，這塊地殼已經有32億年曆史。許多研究表明，這個地殼遺址暗藏著一個巨大的地球化學數據庫，如下圖所示為地殼樣本。
氧同位素隨時間逐漸減少
在採集了岩石樣本並挖掘了現有數據庫之後，研究人員創建了一個從岩石中發現的氧同位素和溫度值的橫截面網格。在這種情況下，遠古岩石中保存的氧同位素的差異提供了數十億年前岩石與水相互作用的線索。注：同位素是一種化學元素的原子，原子核內的質子數相同，但中子數不同。
在擁有基於全巖數據的二維網格後，科學家們進一步建立了一個反演模型來估算遠古海洋中的氧同位素，結果發現，古代海水中氧的重同位素（含8個質子和10箇中子的氧，記為18O）比今天的無冰海洋多出約4/1000，如下圖所示。
氧同位素減少的主要原因
作者提出了兩種可能的原因：第一，古代海洋地殼中的水循環與今天的海水不同，而後者具有更多的高溫相互作用，這可能使得海洋富含氧的重同位素減少；第二，來自大陸岩石的水循環可能降低了海水中重同位素的百分比。
然而，研究人員又提出了一個最簡單得假設：32億年前的某個時候出現了陸地上的大陸風化現象，並開始減少海洋中的重同位素數量。
至於第一個原因，也就是水在海洋地殼中的循環方式不同導致了重同位素的減少，並沒有得到岩石數據的支持，因為雖然這是一塊32億年前的海洋地殼，但是其看起來很年輕。
這項研究表明，地質學家可以建立模型，並找到新的定量的方法來解決研究問題，即使這個問題涉及32億年前的海水，他們永遠也看不到，也採集不到。
這些地質模型揭示了生命起源和進化的環境，如果沒有海平面以上的陸地，第一批生態系統進化的唯一地方將是海洋。
參考文獻
https://www.nature.com/articles/s41561-020-0538-9
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