麦考瑞大学的地球科学家陈春飞博士领导的一项新研究揭示了30亿年前的地质过程，标志着科学界对早期地球的理解发生了显著变化。
这项研究发表在《自然》杂志上，深入探讨了地球逐渐冷却对表面和内部之间碳和氯深层循环的深远影响。
“地球的冷却导致碳和氯深层循环发生了巨大的变化，”陈博士表示。
“如今，氯通常以火山气体的形式返回地表，而大部分碳则以固体碳酸盐的形式被困在数百公里深处；但在地球大约是现在年龄的三分之二之前，情况恰恰相反。”
在地球形成后的早期，岩浆主导着地表，但随着地球逐渐冷却，板块构造过程形成了约100公里厚的地壳板块，在地幔上滑动。
作为海洋构造板块俯冲回到俯冲带的地幔中，沉积在海底槽中的沉积物也可能被推入地幔中。
科学家们在高压熔融实验中研究这些沉积物的命运，之前他们对所有海洋沉积物进行了平均处理，其中碳只是一个次要成分。
然而，大部分碳都聚集在碳酸盐沉积物中——我们熟悉的表面大面积碳酸盐沉积物的例子包括多佛的白悬崖或意大利的白云石——这些碳的表现可能与一小部分碳的表现不同。
陈博士的团队用高压实验模拟了石灰石和白垩的俯冲，发现石灰石中的任何杂质首先融化，产生硅酸盐熔体，而碳酸盐则以固体形式被推到更深的地方，可以深入地幔。
研究小组还测试了模拟地球悠久历史中较早、较热时期的条件，发现石灰石确实会融化，但盐不会溶解在它们产生的碳酸盐熔体中，而是被推入地幔深处，而不是像今天这样回到地表。
“看到盐和杂质是如何从碳酸盐中完全分离出来的，真是令人惊叹，”研究报告的第二作者迈克尔·福斯特博士说，他在澳大利亚国立大学分析了这些样本。
福斯特博士表示，当电子显微镜放大并分析微小的实验相时，该团队取得了突破，显示出在干净的方解石晶体旁边有一池淬火的玻璃和盐。
当他们看到这个时，春飞说：“哇，有趣，这意味着俯冲带一定是一个巨大的过滤器，曾经允许盐进入更深的地球。”
这项研究是一个更大项目的一部分，该项目追踪地球进化史上碳、氮和氯的深层循环，由麦考瑞大学自然科学学院的杰出教授斯蒂芬·福利领导。
弗利教授表示：“地球深层地幔和地表之间碳、氯和氮等挥发性元素的交换是气候、海洋和地球上所有生命进化的关键。”
他说：“这项重要的研究首次考虑了大量碳酸盐沉积物的俯冲作用，而不是普通的沉积岩，尽管巨大的碳酸盐块将参与板块构造更为现实。”
“随着时间的推移，氯和碳行为的这些变化可能会影响地球历史上不同时期海水的含盐量，并对地球上生命的发展产生影响。”
他补充说，这项研究将使我们对地球的进化及其与生命发展的微妙相互作用有一个更全面的看法，并有助于我们了解地球以外的行星，如火星上的条件。
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