当地球还很年轻时,它看起来与我们现在所知和热爱的地球大不相同。首先,它有超级大陆——当时我们目前居住的陆地被构造运动推动,排列成各种配置。但根据新的研究,可能有一个时期几乎没有或根本没有陆地,地球是一个潮湿的水世界。地质记录中的证据表明,大约32亿年前,我们目前45亿年的家园被全球海洋覆盖。
如果这一发现得到证实,它可以帮助解决关于生命在大约35亿年前如何出现的问题;特别是,它是否在陆地上的淡水池塘中开始,还是在咸海中开始。如果没有干旱的土地来容纳淡水,这个问题就变得无关紧要了。科罗拉多大学博尔德分校的地球生物学家博斯韦尔·温解释说:“地球上生命的历史追踪了可用的生态位。如果你有一个被海洋覆盖的世界,那么干燥的生态位就不会存在。
”研究团队实际上是在试图测量早期地球的温度,这个问题长期以来一直难以解决。目前尚不清楚地球在生命出现时是更温暖还是更凉爽(或与今天大致相同)。但是两种氧同位素的比率——元素的自然变体——可以与古代海洋的温度联系起来,因为它们的分子重量不同。低温水中氧-16的含量比氧-18高,反之亦然。没有大量的32亿年前的海水可供分析。
但有那个时代的岩石曾经是那些古老海洋的底部,例如西澳大利亚皮尔巴拉地区的全景区。那些岩石保留了海洋的化学历史——包括一个保存完好的海底热液喷口系统。但即使在研究人员重建了该地区32亿年前的温度分布后,他们发现的氧-18比他们预期的多了3.3%。这比今天相对无冰的海洋中的含量高出约4%,比之前的估计高出很多。
2012年的一篇论文同样发现,38亿年前的海洋中氧-18的富集略高于预期——0.8%到3.8%。这些只是很小的差异,但它们对陆地也非常敏感。大面积土地上的土壤——大陆大小的土地——从水中不成比例地吸收了像氧-18这样的较重同位素。根据模型,研究人员现在已经发现,他们的岩石样本中的比率可以归因于缺乏大陆。
这并不意味着地球必然是完全湿润的,就像恩克拉多斯或欧罗巴如果在太阳附近就会是那样;但它可能比现在的地球湿润得多。温说:“我们做的工作中没有任何东西说你不能在海洋中伸出微小的微型大陆。”“我们只是不认为像今天这样的全球规模的陆地土壤形成。”当然,这又引出了一个问题:大陆究竟是在什么时候出现的,被构造板块挤压出海洋?这是研究的下一步。该团队计划研究较年轻的岩石形成,试图拼凑出那个时间线。
这项研究已发表在《自然·地球科学》上。