作者:Greg Holland 来源:《科学》 发布时间:2009-12-23 11:29:50
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研究称地球部分大气源自太阳系

 

地球大气中的某些气体并非来自于这颗星球。(图片提供:Photos.com)
 
你呼吸的下一口空气很有可能来自冥王星。研究人员对采自美国新墨西哥州深井中的远古气体成分进行了分析,从而找到了令人信服的证据,表明地球上的一部分大气源自太阳系。这一发现将改变长期存在的关于地球大气演化的认识。
 
从上世纪50年代开始,科学家便认为随着原始的尘埃云和气体凝结成地球——这一过程还形成了太阳和其他行星,有一些气体同时也被地幔所俘获。历经数亿年的光景,火山喷发又将这些气体送回地球表面,而地心引力则使得它们无法重返太空。这些气体连同由生命产生的氧气以及其他分子构成了今天人们所说的大气。
 
这是一个合理的假设,至少在研究人员几年前着手从新墨西哥州的深井中采集样本之前是这样。他们最初的想法是分析几十亿年来在地下捕获的火山气体的原始气泡。这些气泡之前从未到达过地表,因此也从未被现代大气所污染。特别需要指出的是,研究人员分别研究了气态元素氪和氙的同位素比例。
 
气体样本中的氪和氙的同位素比例带来了一个惊人的发现——它们与在孕育太阳系的原始云团中发现的比例并不匹配。后者依然存在于今天的太阳风中,并且经由人造卫星探测得到。事实上,这些比例与在某些45亿年前——即太阳系形成之初——形成的陨星中发现的比例相吻合(这些陨星曾先后撞击在地球表面)。研究人员断言,地球大气中的一部分气体一定是在地球尚未完全形成之前就已经存在了,它们可能是由撞击地球的彗星所携带——彗星上的冰在撞击过程中蒸发,从而在大气中留下了水气以及氪、氙和其他元素的痕迹。研究人员在最新出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。
 
参与该项研究的英国曼彻斯特大学的同位素地球化学家Christopher Ballentine表示:“这真是一项意想不到的发现。”他说,“最早被地球俘获并保存在其内部的气体并没有构成今天大气中的气体。这意味着大气的出现比之前所预测的晚得多。”领导这项研究的曼彻斯特大学的地球化学家Greg Holland指出,为了证明彗星对地球大气的形成作出了贡献,科学家还需要分析最近由美国宇航局(NASA)星尘计划采回的彗星样本中的氪和氙的同位素比例。
 
美国双子市明尼苏达大学的物理学家Bob Pepin认为,研究人员采集的氪和氙的同位素比例的数据“质量极高。之前从未有过这么好的发现”。但是Pepin强调,当早期地球遭受因月球形成而带来的洪水的冲击时,地幔中的原始气体很可能被全部释放到大气中,之后不会留下任何它们曾经存在的证据。Pepin说,除非新的工作能够模拟精确的过程,“否则我们将对此持观望态度”。(来源:科学时报 群芳)
 
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