由麥考瑞大學地球科學家陳春飛博士領導的一項最新研究揭示了長達30億年前的地質過程，標誌著科學界對早期地球的認識發生了重大轉變。該研究最近發表在《自然》雜誌上，探討了地球逐漸變冷對地球表面和內部之間碳和氯的深層循環所產生的變革性影響。

新的研究揭示，地球的逐漸冷卻深刻影響了碳和氯的深層循環，改變了它們從地表到內部的行為。這種認識上的轉變影響了我們對地球地質歷史、氣候演變、海洋和生命的看法，甚至可以讓我們深入了解火星等其他行星的狀況。“地球的冷卻給碳和氯的深層循環帶來了巨大的變化，”陳博士說。陳春飛博士正在進行實驗分析。資料來源：麥考瑞大學“今天，氯通常以火山氣體的形式返回地面，而大部分碳則以固態碳酸鹽的形式被困在數百公里深的地方；但在地球年齡達到現在的三分之二之前，情況卻完全相反。”在地球形成後的早期，岩漿佔據了地球表面，但隨著地球逐漸冷卻，地表形成了厚約100 千米的地殼板塊，在板塊構造作用下在地幔上滑行。隨著大洋構造板塊在俯衝帶潛回地幔，沉積在大洋下方海槽中的沉積物也可能被推入地幔。科學家們在高壓熔化實驗中研究這些沉積物的命運時，以前處理的是所有海洋沉積物的平均值，其中碳只是次要成分。然而，大部分碳都積聚在碳酸鹽沉積物中–我們熟悉的地表大面積碳酸鹽沉積物的例子包括多佛爾的白懸崖或意大利的多洛米蒂山脈–這些沉積物的表現可能與小部分碳的表現不同。英格爾堡–碳酸鹽沉積物在英國多佛形成懸崖。資料來源：Stephen Foley

陳博士的研究小組利用高壓實驗模擬了石灰岩和白堊的俯衝過程，發現石灰岩中的任何污物都會首先融化，產生矽酸鹽熔體，而碳酸鹽則會以固體形式被推向更深的地方，並向地幔深處推進。研究小組還測試了模擬地球漫長歷史中更早、更熱時期的條件，發現石灰岩熔化了，但鹽分不會溶解在它們產生的碳酸鹽熔體中，而是被推向地幔深處，而不是像今天這樣返回地面。研究報告的第二作者、澳大利亞國立大學分析樣本的邁克爾-福斯特博士說：”看到鹽和雜質如何從碳酸鹽中完全分離出來，這非常了不起。”當電子顯微鏡對微小的實驗相進行放大和分析時，研究小組取得了突破性進展，在乾淨的方解石晶體旁邊出現了一池淬火玻璃和鹽。當他們看到這一幕時，陳春飛興奮地說：’這意味著俯衝帶一定充當了一個巨大的過濾器，用來將鹽分接納到地球深處！'”這項研究是追踪地球進化史中碳、氮和氯的深層循環的大型項目的一部分，該項目由麥考瑞大學自然科學學院特聘教授斯蒂芬-弗利（Stephen Foley）領導。“地球深層地幔和地表之間碳、氯和氮等揮發性元素的交換是氣候、海洋和地球上所有生命進化的關鍵，”Foley 教授說。”這項意義重大的研究首次考慮了大量碳酸鹽沉積物的俯衝，而不是一般的沉積岩–儘管在板塊構造中涉及巨大的碳酸鹽岩塊更為現實。隨著時間的推移，氯和碳行為的這些變化很可能會影響到地球歷史上不同時期海水的鹹度，並對地球生命的發展產生影響”。他補充說，這項研究將使我們對地球的進化及其與生命發展之間微妙的相互作用有一個更全面的認識，並能幫助我們了解火星等地球以外星球的狀況。