通過使用先進的顯微鏡和成像技術來研究被困在古代礦物中的微小液體袋，科學家們對海水如何隨時間變化以及它們在未來可能如何變化獲得了新的見解。這項研究以密封了3.9億年的海水小樣本為中心，不僅可以為氣候科學領域提供信息，而且為安全儲存氫氣作為一種清潔能源開闢了新的可能性。

這一突破實際上是偶然發生的，來自美國和加拿大的一個研究小組最初研究砷從一種叫做黃鐵礦的礦物中浸出的方式。這些也被描述為framboids，源於法語中的覆盆子一詞，因為它們在顯微鏡下與水果很相似。這種仔細的檢查使研究小組在他們的樣品中發現了微小的缺陷，這些缺陷被證明是小氣泡，就像你可能看到的被困在礦石中的小氣泡。

該研究的第一作者、美國能源部西北太平洋國家實驗室的科學家桑德拉·泰勒說：”我們首先通過電子顯微鏡觀察這些樣品，我們看到框架內的這些迷你氣泡或迷你特徵，想知道它們是什麼。”研究小組轉而利用各種工具來尋找一些答案，包括質譜儀和原子探針斷層掃描，使他們能夠研究氣泡的納米級特徵，並將液體的化學特徵匯總起來。這標誌著這種類型的化學分析向前邁進了一步，研究小組能夠確認該氣泡含有海水，其鹽分具有某種特徵。

“我們發現我們實際上可以從這些礦物特徵中挖掘出有助於為地質研究提供信息，例如遠古時期的海水化學成分，”泰勒說。

這項分析證實，被鎖在黃鐵礦內3.9億年的水與它的來源地區的古代內陸海的化學成分相匹配。這個位於紐約州北部的水體從今天的密歇根州延伸到加拿大的安大略省，並且有巨大的珊瑚礁和皮卡大小的板足鱟。

因此，這些發現驗證了該團隊準確描述這些類型的古代水泡的內容的技術，這可能有助於填補地質記錄中的大量空白。礦藏可以幫助科學家計算歷史上的溫度或海洋的其他特徵，但有些礦藏比其他礦藏來得更容易。黃鐵礦的相對豐度讓科學家們在填補重要細節時感到樂觀。

“我們利用礦藏來估計古代海洋的溫度，”多倫多大學的地質學家Daniel Gregory說，他是研究的領導者之一。”來自被困海水的鹽礦床（光鹵石）在岩石記錄中相對罕見，因此記錄中缺少數百萬年，我們目前所知道的是基於發現有光鹵石的幾個地方。用這種技術取樣可以打開數百萬年的地質記錄，並導致對氣候變化的新認識。”

科學家們說，除了推動氣候科學領域的發展，這項研究還為新技術奠定了基礎，這些技術可以將氫氣或其他氣體安全地儲存在地質庫當中。構成氫氣的微小輕質分子使其成為一種極其難以儲存的氣體，並且是其作為一種能源被廣泛採用的真正障礙，但是對其與岩石的相互作用的詳細了解可能帶來對這一問題的新解決方案。

泰勒說：”氫氣正在被探索為各種能源應用的低碳燃料來源。這需要能夠安全地檢索和儲存地下地質儲層中的大量氫氣。因此，了解氫氣如何與岩石相互作用是很重要的。原子探針斷層掃描是為數不多的技術之一，不僅可以測量氫原子，而且可以實際看到它在礦物中的去向。這項研究表明，礦物中的微小缺陷可能是氫氣的潛在陷阱。因此，通過使用這種技術，我們可以弄清楚在原子水平上發生了什麼，然後這將有助於評估和優化地下儲氫的策略。”

這項研究發表在《地球和行星科學通訊》雜誌上。