世界上最古老的晶体揭示地球 40 亿年前有雨水和海洋

新证据显示，早期地球既有海洋也有淡水，为生命的形成提供了两种可能性。

锆石颗粒（0.250 毫米 x 0.070 毫米，大约是人类头发的宽度）。这些是地球上最古老的矿物，为了解早期地球提供了重要的见解。

图片由雨果·奥利鲁克提供

一项新的研究报告称，世界上最古老的晶体显示出在形成过程中接触过淡水和咸水的证据。这表明极早期的地球既有海洋也有陆地，可以收集雨水。尽管在很多方面都像地狱一样，但它表明一颗行星比太阳系中的其他任何行星都更像我们今天所知道的行星，并且有生命进化的机会。

早期地球的大部分遗迹早已通过地幔被回收，没有留下任何可供研究的东西。西澳大利亚州的杰克山 (Jack Hills) 蕴藏着长达 44 亿年历史的锆石晶体。它们很小，并与相当年轻的沉积岩结合在一起，但它们是地球上最古老的矿物，并为它们形成时地球的状态提供了重要的线索。

许多锆石都有在水中形成的证据，其中的氧类型揭示了水的性质。海洋中的水主要由氧 16 原子形成，但也含有一些氧 18 原子。科廷大学的 Hugo Olierook 博士告诉 Science-News.dev：“当水蒸发时，氧 16 会蒸发得更多，”因为较轻的分子更容易逃逸。 “它主要受温度控制，越接近两极，它就越轻。当蒸发的分子以雨的形式落下时，形成的湖泊会减少氧 18 的丰度。 

数十亿年后，奥利鲁克所在的团队根据同位素比率读取了形成锆石的水的类型。该团队研究的绝大多数杰克山锆石要么形成于地球内部，根本不接触水，要么形成于海洋之下。然而，一小部分的同位素值与在雨水中形成一致。值得注意的是，研究样本中的所有这些都可以追溯到两个时期：大约 34 亿年前的窄带和 3.9-40.2 亿年前的窄带。

此前，最古老的水循环地质记录来自 32 亿年前。地质学家确信这个周期早在这之前就开始了，但不知道多久之前。 

“2000 年左右，一个重要的理论是 40 亿年前地球是完全干燥的，”奥利鲁克告诉 Science-News.dev。 “那是荒凉的风景，天空是橙色的，地面是棕色的。 2001 年，人们发现了超过 40 亿年前存在水的证据。我们不知道其构成，但它足以令人兴奋地改变范式。这引起了彻底的逆转，普遍的假设是，当时整个地球可能被全球海洋覆盖，最多只有一些小岛屿露出来。

然而，奥利鲁克和他的同事所做的工作表明，当时一定有一些陆地可以形成淡水湖，否则任何雨水都会与海水混合而不会改变同位素比。

淡水锆石如此稀有这一事实可能表明这些土地并不是特别丰富，但这仅说明了地球上某一地点的情况。奥利鲁克告诉 Science-News.dev：“大约 5-10% 的杰克山锆石已有 40 亿年或更老的历史。其他地方的第二高比例是万分之一。”他遗憾地承认，“这确实偏差了我们对锆石的理解。”早期地球。”也许当时在半个地球之外存在着大片干燥地区，并且此后一直通过地幔进行循环利用。

41 亿年前或这两个时期之间不存在淡水锆石，也不能证明当时不存在陆地。它可能只是在团队必须使用的有限样本中丢失了。

关于生命是在海底热液喷口周围出现还是在达尔文提出的“温暖的小池塘”中出现的争论仍在继续。这项工作表明，两者从很早就存在，使得这两种选择成为可能。

该研究发表在《自然地球科学》上。