由麦考瑞大学地球科学家陈春飞博士领导的一项最新研究揭示了长达30亿年前的地质过程，标志着科学界对早期地球的认识发生了重大转变。该研究最近发表在《自然》杂志上，探讨了地球逐渐变冷对地球表面和内部之间碳和氯的深层循环所产生的变革性影响。

新的研究揭示，地球的逐渐冷却深刻影响了碳和氯的深层循环，改变了它们从地表到内部的行为。这种认识上的转变影响了我们对地球地质历史、气候演变、海洋和生命的看法，甚至可以让我们深入了解火星等其他行星的状况。

"地球的冷却给碳和氯的深层循环带来了巨大的变化，"陈博士说。

陈春飞博士正在进行实验分析。资料来源：麦考瑞大学

"今天，氯通常以火山气体的形式返回地面，而大部分碳则以固态碳酸盐的形式被困在数百公里深的地方；但在地球年龄达到现在的三分之二之前，情况却完全相反。"

在地球形成后的早期，岩浆占据了地球表面，但随着地球逐渐冷却，地表形成了厚约 100 千米的地壳板块，在板块构造作用下在地幔上滑行。

随着大洋构造板块在俯冲带潜回地幔，沉积在大洋下方海槽中的沉积物也可能被推入地幔。科学家们在高压熔化实验中研究这些沉积物的命运时，以前处理的是所有海洋沉积物的平均值，其中碳只是次要成分。

然而，大部分碳都积聚在碳酸盐沉积物中--我们熟悉的地表大面积碳酸盐沉积物的例子包括多佛尔的白悬崖或意大利的多洛米蒂山脉--这些沉积物的表现可能与小部分碳的表现不同。

英格尔堡--碳酸盐沉积物在英国多佛形成悬崖。资料来源：Stephen Foley

陈博士的研究小组利用高压实验模拟了石灰岩和白垩的俯冲过程，发现石灰岩中的任何污物都会首先融化，产生硅酸盐熔体，而碳酸盐则会以固体形式被推向更深的地方，并向地幔深处推进。

研究小组还测试了模拟地球漫长历史中更早、更热时期的条件，发现石灰岩熔化了，但盐分不会溶解在它们产生的碳酸盐熔体中，而是被推向地幔深处，而不是像今天这样返回地面。

研究报告的第二作者、澳大利亚国立大学分析样本的迈克尔-福斯特博士说："看到盐和杂质如何从碳酸盐中完全分离出来，这非常了不起。"

当电子显微镜对微小的实验相进行放大和分析时，研究小组取得了突破性进展，在干净的方解石晶体旁边出现了一池淬火玻璃和盐。当他们看到这一幕时，陈春飞兴奋地说：'这意味着俯冲带一定充当了一个巨大的过滤器，用来将盐分接纳到地球深处！'"

这项研究是追踪地球进化史中碳、氮和氯的深层循环的大型项目的一部分，该项目由麦考瑞大学自然科学学院特聘教授斯蒂芬-弗利（Stephen Foley）领导。

"地球深层地幔和地表之间碳、氯和氮等挥发性元素的交换是气候、海洋和地球上所有生命进化的关键，"Foley 教授说。"这项意义重大的研究首次考虑了大量碳酸盐沉积物的俯冲，而不是一般的沉积岩--尽管在板块构造中涉及巨大的碳酸盐岩块更为现实。随着时间的推移，氯和碳行为的这些变化很可能会影响到地球历史上不同时期海水的咸度，并对地球生命的发展产生影响"。

他补充说，这项研究将使我们对地球的进化及其与生命发展之间微妙的相互作用有一个更全面的认识，并能帮助我们了解火星等地球以外星球的状况。