太平洋巖石樣本提供了25億年前活躍地球的一瞥 _太平洋

朱迪·張（左）和麗塔·帕拉伊在帕拉伊的實驗室里。致謝:肖恩·加西亞/圣路易斯華盛頓大學
據圣路易斯華盛頓大學（克里斯·伍爾斯頓）：在地球科學中，小細節可以幫助解釋大規模事件。圣路易斯華盛頓大學文理學院地球、環境和行星科學助理教授麗塔·帕拉伊（Rita Parai）使用精密設備測量巖石中痕量惰性氣體的含量，這些樣品可以為行星演化提供關鍵見解。
在《地球和行星科學快報》上發表的一項研究中，帕拉伊和研究生朱迪·張利用對庫克群島和南國群島火山巖中惰性氣體的測量結果表明，板塊構造已經將氣體從地表輸送到地球深層超過25億年。
惰性氣體對深度探測特別有幫助，因為它們在化學上是惰性的。張說，45億年前地球剛形成時，它們的一些同位素被困在內部。“它們在巖石上留下了永久的印記。“
在帕拉伊的實驗室里，張能夠測量多種稀有氣體元素及其同位素，包括稀有元素氙。張說，稀有氣體豐度的模式及其獨特的同位素特征講述了一個重要的故事。
張解釋說，庫克群島-南方群島的巖石是通過火山爆發從地球地幔深處運送到地球表面的。巖石中的標志性惰性氣體表明，在很久以前，構造板塊在大約25億年前經歷俯沖時相對較冷。俯沖是指表面巖石沉入地幔的過程。
一些研究人員推斷，在那個時候，地球可能比我們今天知道的世界更熱、更惡劣。氙的存在表明俯沖發生在與現代相似的地質條件下 ?！叭绻麕r石在更高的溫度下俯沖，它就會失去所有的氣體，”張說 ?！斑@是一個非常令人興奮的發現 ?！?br>探測氙原子不像大海撈針；這就像在整個干草地里找到一根顯微鏡下的針。稀有氣體在巖石中已經是一種罕見的特征，而能夠追蹤古代板塊構造的氙更是難以捉摸。帕拉伊說:“每克材料只有大約10萬個氙原子。”這大約是每10萬億個原子中的1個。
研究人員不得不從這些巖石中的大量礦物橄欖石中提取氣體來獲得最微弱的信號。帕拉伊說:“這就像我們正在研究如何從石頭中擠出血液一樣 ?！?br>去年12月，在羅伯特·s·布魯金斯杰出教授道格·維恩斯（Doug Wiens）的帶領下，張在南太平洋進行了為期28天的研究航行，從海底收集了更多的巖石樣本。對帕拉伊實驗室中的巖石進行分析，應該能讓我們對地球的遠古時代有更多的了解。“我們正在推動分析的邊界回溯數十億年，”張說。