知識科普：地球上的巖石是如何銹蝕變紅的


位于美國亞利桑那州石化森林國家公園內(nèi)、欽利組（Chinle Formation，*上三疊統(tǒng)【地質(zhì)學(xué)名詞，上三疊紀形成的地層】的一套陸相地層，由河流相、湖相、沼澤相及風(fēng)成沉積組成）中具有彩色條帶的錐狀隆起，是“藍色彌撒”（*人們?yōu)榫皡^(qū)內(nèi)顏色鮮艷的砂巖山丘取的昵稱之一）的一部分，同時也是2.2億到2.25億年前形成的一種地質(zhì)特征。圖源：@ NPS
地球上的巖石是怎么銹蝕然后變紅呢？由羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一支研究團隊提出了一種新的見解，有助于解決距今超過2億年前的晚三疊紀時期的遺留問題。那時候地球上溫室氣體含量極高，如此高的溫室氣體含量可以作為預(yù)測未來地球情況的模型。
“我們在新澤西州和美國西南部巖石上看到的所有紅色，均緣于一種自然礦物——赤鐵礦。據(jù)了解，紅色赤鐵礦分布如此廣泛的地方很少：其一是地球上的‘紅層’地貌，另外則是火星表面。我們的研究為理解這種紅色的形成時間，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及赤鐵礦所扮演的角色提供了重要幫助。”在羅格斯大學(xué)新布朗斯維克（New Brunswick）校區(qū)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院地球與行星科學(xué)系任教學(xué)助理教授，同時也是論文第一作者的Christopher J. Lepre談到。
研究成果由Lepre和哥倫比亞大學(xué)一位科學(xué)家共同發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》。這項研究挑戰(zhàn)了人們的傳統(tǒng)認知，以往認為赤鐵礦在解釋遠古現(xiàn)象中作用非常有限，因為它是自然化學(xué)變化的一種產(chǎn)物，出現(xiàn)時間較紅層開始沉積的時間晚許多。


圖源：Pixabay
Lepre認為赤鐵礦濃度準確記錄了晚三疊紀1450萬年間，位于泛大陸（古代超級大陸）的佐治亞科羅拉多平原上的季風(fēng)和降雨（信息）。借助這一信息，他評估了環(huán)境變化、氣候及陸地脊椎動物演化之間的關(guān)系。
Lepre檢測了在美國亞利桑那州石化森林國家公園（彩繪荒漠）欽利組中鉆取的、現(xiàn)位于羅格斯大學(xué)的1700英尺長巖芯中的一部分。羅格斯大學(xué)新布朗斯維克校區(qū)教授Emeritus Dennis V. Kent為一支由羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團隊檢測了同樣的巖芯，發(fā)現(xiàn)由于木星和金星的引力牽引，地球軌道每隔405,000年會被略微拉長，且此變化將對地球氣候產(chǎn)生至少2.15億年的影響，這一發(fā)現(xiàn)使得科學(xué)家們可以更好地確定恐龍繁衍等事件（發(fā)生的）時間。
Lepre根據(jù)紅色巖石的可見光譜，確定其中的赤鐵礦濃度。據(jù)科學(xué)家們了解，該方法首次被用于研究如此古老的巖石樣本，紅色巖石樣本可以追溯到距今超過2億年的晚三疊紀。很多科學(xué)家認為巖石中的紅色是距今不久前，其中的鐵元素和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的，就像自行車生銹那樣。因此幾十年來，科學(xué)家們一直認為赤鐵礦和它的紅色并不重要。


圖片來源：Pixabay
Lepre認為，“實際上，這些赤鐵礦很古老，有可能是古代土壤和氣候變化間相互作用的產(chǎn)物。這些氣候信息有助于我們梳理出獸腳亞目恐龍（雷克斯霸王龍和現(xiàn)代鳥類的早期祖先）正處于上升趨勢時，陸地動物和植被情況發(fā)生變化的誘因和產(chǎn)生的效應(yīng)——比如，這些是由于氣候變化導(dǎo)致還是受小行星撞擊加拿大Manicouagan的影響?！?br> 與納瓦霍族（Navajo Nation）成員合作的科學(xué)家們已經(jīng)提交了一份價值百萬美元的基金申請書，希望在科羅拉多平原鉆取更多巖芯，其中包括能夠記錄大氣二氧化碳濃度快速變化的巖石。近年來由于人類活動，導(dǎo)致大氣二氧化碳濃度翻倍的結(jié)論也是通過相似的方法進行研究驗證的。
翻譯：張宇哲
審校：董子晨曦
引進來源：美國羅格斯大學(xué)
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-rusted-earth-red.html
本文來自：環(huán)球科學(xué)


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