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這兩個古老的超級山脈可能是地球生命進化的原因

2022-02-21由 科技創新時 發表于 林業

火星離地球有多少光年

這兩個古老的超級山脈可能是地球生命進化的原因

地球上生命的進化是科學最大的謎團之一,但我們可能在解決它方面又向前邁進了一步,兩座古老的超級山脈可能在生命中兩個最重要的生物拐點中發揮了關鍵作用。

在本月發表在《地球與行星科學快報》雜誌上的一項新研究中》雜誌上的一項新研究中,來自澳大利亞國立大學 (ANU) 的研究人員提出,原始的努納 (Nuna) 和外岡瓦納 (Transgondwana) 超級山脈在地球表面播種了重要的礦物和大氣資源,從而啟動了真核細胞的發育,以及後來的寒武紀大爆發。

當地殼中的構造板塊發生碰撞時,山脈會隨著地殼的坍塌而形成,就像在殘骸中的汽車引擎蓋一樣。這個過程可能需要數千萬年的時間,但最終的結果是世界上最高的山脈,比如喜馬拉雅山脈。

大約 20 億年前,努納超大陸的形成似乎產生了一個巨大的山脈,稱為努納超級山脈。同樣的事情也發生在大約 6 億年前超大陸岡瓦納的形成過程中,產生了跨岡瓦納超級山脈。

“今天沒有像這兩座超級山脈一樣的東西,”博士朱子一說。澳大利亞國立大學的候選人和該研究的主要作者,在一份大學宣告中說。“這不僅僅是它們的高度——如果你能想象 2,400 公里長的喜馬拉雅山重複了三四次,你就會對規模有所瞭解。”

超級山脈的形成機制

這些超級山脈已不復存在,因為即使它們形成,地球水迴圈和大氣風的侵蝕過程也在緩慢地將超級山脈磨平。那麼,我們怎麼知道這些山曾經存在過呢?

研究人員使用了低鎦含量的鋯石,這種礦物只有在高山根部的巨大壓力下才會形成,作為一種山體標誌。這些標記在地質記錄中是可識別的,並且可以確定日期,使地質學家能夠隨著時間的推移追蹤這些大山的生長和演變。

這一過程中的另一個重要因素是板塊構造本身的性質。

驅動板塊構造運動的地幔中半熔融岩石的迴圈使在地球深處發現的礦物和元素靠近地表。

這塊沿著地殼邊界的岩石冷卻併成為地殼的一部分。

當板塊碰撞形成山脈時,這塊通常在地表以下 30 英里的岩石可以被推到海平面以上,成為山脈的最內層。

隨著山隨著時間的推移侵蝕,內部根部最終暴露出來並被侵蝕,將它所含的礦物質引入地球表面的空氣和海洋中。

向進化伸出援助之手

導致這些礦物質在地表迴圈的過程可能對地球上覆雜生命的發展至關重要,因為地球上的絕大多數氧氣不在我們的大氣中,而是被鎖在地球表面的矽酸鹽和氧化物中。地幔。

透過將富含氧氣的岩石帶到地表,這兩座超級山脈可能有助於將大量氧氣播種到大氣和海洋中,併為這一過程中的重大進化事件提供動力。

“我們將第一個例子稱為努納超級山脈,”朱說。“這與真核生物的可能出現相吻合,真核生物是後來產生植物和動物的生物。

“第二個,被稱為Transgondwanan Supermountain,恰逢5。75億年前第一批大型動物的出現和4500萬年後的寒武紀大爆發,當時大多數動物群都出現在化石記錄中。”

澳大利亞國立大學的研究人員指出,地球大氣和海洋的氧合過程並不穩定。相反,它是爆發式的,在這個過程中最大的兩次湧入恰逢這兩座超級山脈的形成和侵蝕。

“早期地球的大氣層幾乎不含氧氣,”朱說。“大氣中的氧氣含量被認為是在一系列步驟中增加的,其中兩個步驟與超級山脈一致。

“與 Transgondwanan Supermountain 的侵蝕相關的大氣氧氣增加是地球歷史上最大的,並且是動物出現的必要先決條件。”

儘管氧氣很重要,但它並不是這個過程可能引入到地表的唯一重要礦物質。

磷和鐵等元素對於複雜生命的發展至關重要,這些元素也透過山脈的形成而浮出水面。這些超級山脈的侵蝕也會將大量這些礦物引入地表。

研究合著者、澳大利亞國立大學教授伊恩坎貝爾說:“1800 到 8 億年前的時間間隔被稱為無聊的十億年,因為進化幾乎沒有或根本沒有進步。”

“進化的放緩歸因於那段時期沒有超級山脈,減少了對海洋的營養供應。”

因此,不僅超級山脈的形成與主要的進化進步密切相關,超級山脈的形成也與進化停滯期重疊,為兩者之間的聯絡提供了強有力的證據。

“這項研究為我們提供了標記,因此我們可以更好地瞭解早期複雜生命的進化,”坎貝爾說。

會不會只是巧合?

當然,地質記錄中超級山脈的存在與同一時期的重大進化進展完全有可能是無關的。相關不等於因果。

儘管如此,證據是令人信服的,當處理我們星球過去的時間點時,我們甚至有證據這一事實是一件大事。

它還透過建立在我們已經知道的基礎上,為我們所看到的生物多樣性提供了一個合乎邏輯的解釋。我們可能永遠不會 100% 確定。但是,如果事實證明是這樣,並且超級山脈是生命進化的一個重要因素,那麼它不僅有助於解釋我們是如何到達這裡的,它還可以幫助我們在宇宙其他地方尋找生命。

當我們使用將在未來十年上線的下一代儀器研究系外行星的特徵時,挑選出具有可識別板塊構造的行星——那些或多或少有山脈的系外行星——可以幫助我們縮小候選系外行星的範圍,以便進一步研究我們可支配的資源有限。

而且,如果不出意外,隨著時間的推移瞭解和想象我們的家是保持謙虛的好方法。