長期以來，科學家們一直認為，火山爆發和板塊碰撞等地球內部變化主要影響地表環境。大約 6600 萬年前的大滅絕以及冰室氣候和溫室氣候之間的過渡等事件被認為主要是由這些地球深部過程驅動的。現在，發表在【自然-通訊】（Nature Communications）上的一項新研究揭示了一個令人驚訝的新方面：太陽放射線也會影響地球內部深處。
太陽對地球內部深處的影響。資料來源：梁建聰
太陽放射線對海洋生物和俯沖的影響
太陽放射線隨緯度而變化，在海面上形成溫度梯度，影響海洋生物的分布。大洋板塊的俯沖作用將這些富含碳的生物帶入地球內部。中國科學院地質與地球物理研究所的研究人員發現，這一過程極大地影響了弧巖漿的氧化還原狀態。
橄欖石寄生熔融包裹體。資料來源：Yadong Wu
了解弧巖漿中的氧化還原狀態
弧巖漿的"氧化還原"狀態是指在火山弧形成的巖漿中還原（失去氧氣或獲得電子）和氧化（獲得氧氣或失去電子）條件之間的平衡。海洋生物作為有機碳，是固體地球的主要還原劑。因此，火山弧巖漿的氧化還原狀態可以反映太陽的影響如何深入地球內部。
研究人員收集了成千上萬的巖漿樣本，以揭示全球氧化還原狀態的變化，這種變化對於尋找銅、錫和鋰等金屬礦石（可再生能源技術的關鍵元素）至關重要。這些樣本為了解地表氣候與地球深部過程之間的交互作用提供了重要的線索。
弧巖漿的釩和鈧含量是地球化學模型的關鍵指標。透過組譯新生代弧巖漿和橄欖石包裹體的全球地球化學數據，研究人員發現弧巖漿的氧化還原分布與緯度有關，低緯度地區的氧化巖漿比高緯度地區少。
一名地質學家在青藏高原的野外采集巖漿樣本。圖片來源：Fangyang Hu
"以前的研究主要是比較同一經度地區的樣本，如北半球的美國和熱帶地區的墨西哥，沒有發現明顯的差異。然而，我們來自不同緯度的樣本卻顯示出不同的氧化還原反應，這激起了我們的好奇心。為了解釋這些差異，我們發現了這一意想不到的模式，"該研究的共同作者、地質學家萬博分享了他進行這項研究的動機。"這種意想不到的模式表明，地表氣候對地球深部有直接影響。這也表明，地球表面環境和氣候對地球深部有著至關重要的影響。"
那麽，太陽是如何作用於地球內部的呢？
海底研究提供了進一步的證據，顯示低緯度地區有更多的還原碳沈積。這些碳與硫交互作用形成硫化物，然後被輸送到地幔，從而形成了所觀察到的氧化還原模式。
該研究的通訊作者胡方洋說："觀測到的模式表明地表環境與地球深部的氧化還原狀態之間存在密切聯系，為探索不同緯度俯沖系統的資源和環境影響提供了新的方向。"
雖然研究結果令人信服，但研究人員承認需要從全球海洋和俯沖沈積物中獲得更廣泛的數據。這項研究為科學探索開辟了新途徑。
編譯自/ScitechDaily
DOI: 10.1038/s41467-024-50337-6
