科学家们最近开发出一种开创性的方法，利用沉积岩测量地球地壳在远古时期的热流，为揭示长达35亿年前的地球状况提供了全新视角。这项研究于10月16日发表在《地质学》(Geology)杂志上，对传统研究早期地球气候的方法提出了挑战。
古老岩石揭示地球海底如何冷却
- 革命性的热流测量技术
- 揭示古海洋地壳的动态
- 未来的研究方向
革命性的热流测量技术
哥廷根大学(University of Göttingen)和德国地球科学研究中心(GFZ Helmholtz Centre for Geosciences)的一个研究团队，对燧石（一种富含二氧化硅的沉积岩，由微观颗粒在海底数百米深处堆积硬化形成）中的氧同位素进行了分析。研究发现，这些岩石记录的并非此前普遍认为的气候条件，而是地球炙热内部向海底传递的热流信息。
主要作者奥斯卡·施拉姆(Oskar Schramm)解释说：“该方法使得研究人员首次能够精确测量过去有多少热量流经地壳，从而深入解读并理解地球历史的关键篇章。”施拉姆在哥廷根大学地质科学中心开展了这项研究，目前任职于波鸿鲁尔大学(Ruhr University Bochum)。
该团队研究了来自日本以东西太平洋沙茨基海隆(Shatsky Rise)洋高原的燧石样本，详细分析了三种氧同位素——16O、17O和18O——并结合了国际深海钻探项目的数据。他们惊奇地发现，同位素组成会根据海底位置的热流强度而呈现出显著差异。
揭示古海洋地壳的动态
这项研究揭示，由岩浆上升形成的新生洋壳表现出更高的热流强度，而随着时间推移逐渐冷却的老洋壳，其热能传递则显得较低。研究人员通过构建一个经过独立海洋测量数据验证的计算模型，成功地以前所未有的高精度量化了历史上的热流情况。
这一突破性成果解答了一个长期困扰科学界的难题：为何古代沉积岩相比现代同类岩石，18O同位素含量严重贫化。这一现象自上世纪60年代以来一直令地球化学家们感到困惑。此前关于早期海洋温度极高（可能达到70°C甚至更高）的传统解释，如今可以从不断变化的地热条件视角进行重新审视，而非仅仅局限于气候因素。
未来的研究方向
该团队计划进一步深入研究某些燧石中存在的异常氧同位素模式，这些模式似乎并未与当时的古海水达到平衡状态。指导这项研究的迈克尔·塔泽尔(Michael Tatzel)教授指出：“我们最近的初步发现强烈暗示，火山灰可能在其中扮演着至关重要的角色。”这一发现有望进一步细化对次生过程如何影响古代岩石中同位素特征的理解。
这项研究为重建地球的热演化历程提供了一个全新的框架，并有望助力解决关于早期地球宜居性的长期争论，为理解数十亿年前塑造生命起源与演化的地球环境提供了至关重要的背景信息。
