600-million-year-old ocean water from Himalayas provides clues to Earth's past

在喜马拉雅山脉的高处,印度科学研究所(IISc)和日本新泻大学的科学家们发现了被困在矿藏中的水滴,这些矿藏很可能是大约6亿年前存在的古代海洋留下的。

对这些含有碳酸钙和碳酸镁的沉积物的分析,也使研究小组为可能导致地球历史上一次主要氧化事件的事件提供了可能的解释。

“我们发现了古海洋的时间胶囊,”印度科学院地球科学中心(CEaS)的博士生普拉卡什·钱德拉·艾莉亚(Prakash Chandra Arya)说,他是发表在《前寒武纪研究》上的这项研究的第一作者。

科学家们认为,在7亿到5亿年前,厚厚的冰层覆盖了地球很长一段时间,称为雪球地球冰期(地球历史上主要的冰川事件之一)。

随之而来的是地球大气中氧气含量的增加,被称为第二次大氧化事件,最终导致了复杂生命形式的进化。到目前为止,由于缺乏保存完好的化石和地球历史上所有过去存在的海洋的消失,科学家们还没有完全理解这些事件是如何联系起来的。这些海相岩石在喜马拉雅山脉的暴露可以提供一些答案。

“我们对过去的海洋了解不多,”普拉卡什说。“与现在的海洋相比,它们有多大的不同或相似?”它们是酸性更强还是碱性更强,营养丰富还是缺乏,温暖还是寒冷,它们的化学和同位素组成是什么?”他补充说,这些见解还可以提供有关地球过去气候的线索,这些信息对气候建模很有用。

研究小组发现的沉积物可以追溯到雪球地球冰川时期,表明沉积盆地在很长一段时间内缺乏钙,可能是由于河流输入量低。

“在这段时间里,海洋里没有水流,因此没有钙输入。当没有流动或钙输入时,随着更多的钙沉淀,镁的含量会上升,”CEaS教授和该研究的通讯作者Sajeev Krishnan解释说。研究人员认为,此时形成的镁沉积物能够在它们结晶时将古海水困在孔隙空间中。

钙的缺乏也可能导致营养缺乏,有利于生长缓慢的光合作用蓝藻,它们可能开始向大气中喷出更多的氧气。普拉卡什说:“每当大气中的氧气含量增加时,就会有生物辐射(进化)。”

该团队在喜马拉雅山脉西部的一长段地区寻找这些沉积物,从阿姆里普尔延伸到米拉姆冰川,从德拉敦延伸到甘戈特里冰川地区。通过大量的实验室分析,他们能够确认这些沉积物是来自古代海水的沉淀产物,而不是来自其他地方,比如地球内部(例如,来自海底火山活动)。

研究人员认为,这些沉积物可以提供有关古代海洋条件的信息,如pH值、化学成分和同位素组成,这些信息到目前为止只被理论化或建模。这些信息可以帮助回答与地球历史上海洋甚至生命进化有关的问题。