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、欽利組（Chinle Formation，*上三疊統【地質學名詞，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？由羅格斯大學領導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)生的化學反應以及赤鐵礦所扮演的角色提供了重要幫助。”在羅格斯大學新布朗斯維克（New Brunswick）校區(qū)藝術與科學學院地球與行星科學系任教學助理教授，同時也是論文第一作者的Christopher J. Lepre談到。
研究成果由Lepre和哥倫比亞大學一位科學家共同發(fā)表于《美國國家科學院院刊》。這項研究挑戰(zhàn)了人們的傳統認知，以往認為赤鐵礦在解釋遠古現象中作用非常有限，因為它是自然化學變化的一種產物，出現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、現位于羅格斯大學的1700英尺長巖芯中的一部分。羅格斯大學新布朗斯維克校區(qū)教授Emeritus Dennis V. Kent為一支由羅格斯大學領導的團隊檢測了同樣的巖芯，發(fā)現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生至少2.15億年的影響，這一發(fā)現使得科學家們可以更好地確定恐龍繁衍等事件（發(fā)生的）時間。
Lepre根據紅色巖石的可見光譜，確定其中的赤鐵礦濃度。據科學家們了解，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產生的，就像自行車生銹那樣。因此幾十年來，科學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)生變化的誘因和產生的效應——比如，這些是由于氣候變化導致還是受小行星撞擊加拿大Manicouagan的影響?！?br> 與納瓦霍族（Navajo Nation）成員合作的科學家們已經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，導致大氣二氧化碳濃度翻倍的結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
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-rusted-earth-red.html
本文來自：環(huán)球科學


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