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在地球上，几乎所有物种的演变都是从水里开始，在出现陆地之后，许多海洋生物上岸变成了陆地生物，最新研究发现，古代的地球其实就是一个大型的海洋世界！
2020年3月2日，来自美国科罗拉多大学的研究人员在国际顶尖期刊《Nature Geoscience》上在线发表了一篇名为“Limited Archaean continental emergence reflected in an early Archaean 18O-enriched ocean”的研究论文，文章的中文译名是《古代富含氧18的海洋反映出有限的新兴大陆》。
在分析了澳大利亚陆地上发现的远洋地壳氧同位素数据后说，地质学家发现，32亿年前的地球是由水下大陆组成的“水世界”。
古代的海水更暖和
地球生物圈的起源和演化是由海洋的物理和化学性质决定的，海洋沉积物和地壳保留了这些地球化学历史记录。如果海洋的氧同位素组成与今天的相似，那么在古代的海水可能会比今天的海水暖和。
对此，文章的主要作者、地质学家Benjamin Johnson认为，“一个没有新兴大陆的早期地球可能类似于一个‘水世界’，这种环境为地球上生命的起源和进化提供了重要的环境条件。”。
据悉，Benjamin Johnson是美国爱荷华州立大学地质和大气科学的助理教授，也是科罗拉多大学的博士后研究员。
研究的起源来自于西澳大利亚偏远地区还保存着太古宙（40亿至25亿年前）的海洋地壳，这块地壳已经有32亿年历史。许多研究表明，这个地壳遗址暗藏着一个巨大的地球化学数据库，如下图所示为地壳样本。
氧同位素随时间逐渐减少
在采集了岩石样本并挖掘了现有数据库之后，研究人员创建了一个从岩石中发现的氧同位素和温度值的横截面网格。在这种情况下，远古岩石中保存的氧同位素的差异提供了数十亿年前岩石与水相互作用的线索。注：同位素是一种化学元素的原子，原子核内的质子数相同，但中子数不同。
在拥有基于全岩数据的二维网格后，科学家们进一步建立了一个反演模型来估算远古海洋中的氧同位素，结果发现，古代海水中氧的重同位素（含8个质子和10个中子的氧，记为18O）比今天的无冰海洋多出约4/1000，如下图所示。
氧同位素减少的主要原因
作者提出了两种可能的原因：第一，古代海洋地壳中的水循环与今天的海水不同，而后者具有更多的高温相互作用，这可能使得海洋富含氧的重同位素减少；第二，来自大陆岩石的水循环可能降低了海水中重同位素的百分比。
然而，研究人员又提出了一个最简单得假设：32亿年前的某个时候出现了陆地上的大陆风化现象，并开始减少海洋中的重同位素数量。
至于第一个原因，也就是水在海洋地壳中的循环方式不同导致了重同位素的减少，并没有得到岩石数据的支持，因为虽然这是一块32亿年前的海洋地壳，但是其看起来很年轻。
这项研究表明，地质学家可以建立模型，并找到新的定量的方法来解决研究问题，即使这个问题涉及32亿年前的海水，他们永远也看不到，也采集不到。
这些地质模型揭示了生命起源和进化的环境，如果没有海平面以上的陆地，第一批生态系统进化的唯一地方将是海洋。
参考文献
https://www.nature.com/articles/s41561-020-0538-9
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