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那一天,人们终于回想起大气曾被细菌吃掉一半的恐怖

科学松鼠会  · 公众号  · 科学  · 2016-12-08 11:49

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溯鹰

松鼠名片

构造地质学博士,科学松鼠会成员,中国科普作家协会会员。从天地初开到洪荒辟离,从生物灭绝到板块漂移......在每个亘古的岁月里,都有值得讲述的有趣故事。我是溯鹰,一位回溯地球历史的旅人,很荣幸成为您的Storyteller。


相较于赖以立足的行星,生物的尺度真的太小了。从时间上看,短则数天长不过几百年,与地球四十六亿年相比不过是转瞬之间的须臾;而从空间上看,哪怕整个生物圈,甚至连“地球的薄膜”都算不上,充其量也不过是“薄膜之上的尘埃”。生命如戏,世界是舞台,演员就算再卖力,也不能对舞台奈何分毫吧。


但如果新研究告诉你,细菌,这种最不起眼的生命形态,曾经吃掉了一半的地球大气,很久之后才又吐了出来呢?


今天浓厚而多姿的地球大气,与几十亿年前地球大气的真实模样可能大径相庭。图片来源:Wikipedia


讲故事的小气泡


地球能有生命,极大程度上要拜大气层所赐——没有大气,就会像月球那样遭遇昼夜温差两三百度的惨剧。这些气体主要来自地球内部,但是等到地球从初始的动荡里稳定下来之后,就很难有什么地质过程能大规模释放气体了。所以从那时起直到今天,地球应该一直有一个浓密的大气层,对吧?


结果不对。2016年5月,华盛顿大学的桑绰伊.索姆(Sanjoy Som)等人在《自然•地球科学》(Nature Geoscience)上发表研究说,地球曾经历过一个“超薄”时期,大气层不到今日一半大气压的水平。


足足半个星球的大气是被谁吃了?又是怎么吐出来的呢?如此重大的事件,被扒出来的地方,居然是在芝麻粒儿大小的…小泡泡里面。


索姆教授的团队在澳大利亚发现了一套30亿年前的熔岩。在这些熔岩表层,有一些已经被沉淀物充填踏实的小气泡。小泡泡倒不是什么新鲜的事情,熔岩是一种成分复杂的液体,里面溶解了大量的气体物质。当熔岩喷出地表之后,由于温度和压力的降低,这些溶解在熔岩中的气体不免会释放出来,然而,熔岩本身粘度很大,有时候气泡还没有完全跑出来,熔岩就凝固了,于是气泡便被封印在了凝固的熔岩流中。气泡里的气体物质会随着温度的冷却慢慢结晶沉淀,直到把整个气泡填满,看上去就像一个个白杏仁一样。这样的熔岩形态,在岩石学家那里有一个很形象的名词来称呼它,即所谓的杏仁构造(Amygdaloidal Structure)。


杏仁状构造的熔岩切片,白色的杏仁状物质便是沉淀物填满的气孔,这些气孔在冷凝时被封存在熔岩之内。图片来源:blogs.agu.org. 拍摄者: 地质学家 Evelyn Mervine,2007;标本采集地点:Ninetyeast Ridge, Indian Ocean


正交光下的杏仁构造玄武岩,中间的“杏仁”被塞进了其他矿物,和外圈玄武岩明显不同。图片来源:micro.magnet.fsu.edu


熔岩里有泡泡并不奇怪,但谁能主导泡泡能不能溢出、溢出的泡泡有多大——就是我们该关注的重点了。说白了,大气压说了算。30亿年前的熔岩,30亿年前的大气压说了算。


而计算的结果就是,30亿年前的大气层只有今天一半不到的水平。


吃掉大气层的微生物







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