地球形成了多少年(地球形成了多少年了?)

地球的地幔是地壳和熔化的地核之间厚厚的硅酸盐岩石层。它约占我们星球体积的84%。虽然地幔主要是固体,但在地质时间尺度上,它是一种粘稠的液体——就像一罐焦糖一样难以搅拌和混合。一项新的研究表明,最靠近地球中心的古老地幔深处最初比最靠近年轻行星表面的地幔部分干燥得多。这项研究是由华盛顿大学文理学院地球和行星科学副教授Rita Parai进行的。

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通过分析惰性气体同位素数据,Parai确定古地幔柱(深部)的水浓度是上地幔的1/4到1/250。因此,由此产生的粘性对比可能会阻止地幔的混合。这将有助于解释一些关于地球形成和演化的长期谜团。这项研究发表在7月14日的《PNAS国家科学院学报》上。

帕拉伊说:“最初的粘度比较可能解释了为什么触发整个地幔岩浆海洋的巨大撞击没有使正在生长的星球变得均匀。这也可以解释为什么在地球历史上,地幔柱经历的部分熔融处理较少。”

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帕拉伊的调查挑战了她所在领域的一个普遍假设:地球的地幔从一开始就是均匀的。当太阳系在大约45亿年前稳定到现在的布局,引力拉入旋转的气体和尘埃,成为离太阳第三远的行星时,地球就形成了。像水、碳、氮和惰性气体这样的挥发性物质是在地球形成时被送到地球的,但帕拉伊的研究表明,早期添加的物质是比后期添加的物质更干燥的岩石类型。

她发现地幔的氦、氖和氙(Xe)同位素要求地幔柱在吸积期结束时与上地幔相比具有较低浓度的挥发性物质,如氙和水。上地幔可能受益于挥发性物质的巨大贡献,类似于一类叫做碳质球粒陨石的陨石。

帕拉伊采取了多管齐下的方法来找出一个星球的生命故事。在PNAS发表的研究提出了一个由她开发的模型,但帕拉伊也在华盛顿大学的高温同位素地球化学实验室对岩石样本进行了自己的实验工作。她研究火山岩中的惰性气体同位素,特别是来自氙的同位素,以了解地球地幔成分的演变,并研究地球表面的陆地岩石,以观察大气的演变。

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“在我的实验室里,”帕拉伊说,“我们采集天然岩石样本——主要是现代火山岩,但也有一些古代岩石——我们试图了解关于地球历史的不同事情。具体来说,我们想知道地球是如何获得其大气、海洋和其他与可居住性相关的特征的。”

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