钼同位素平衡机制
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解读“地球化学密码”,我国科研人员有了新发现!
中国能源报· 2025-11-19 19:23
研究背景与科学问题 - 地球大气和海洋中的氧气含量从几乎为零增长至接近现代水平,是地球宜居环境形成和生命演化的重要基础[2] - 准确重建地质历史时期海洋与大气的氧气含量是地球科学前沿课题[2] - 钼(Mo)同位素组成被广泛用于追溯古海洋的氧化还原历史,但需首先厘清现代海洋中钼的来源、去向及同位素平衡机制[2] 传统认知的局限与新的研究对象 - 科学界长期普遍以铁锰结壳和结核代表整个海洋氧化沉积物的钼同位素特征[2] - 铁锰结壳和结核仅占海洋氧化沉积物总量的一小部分,更多、更广泛存在的是富含铁锰(氢)氧化物的深海沉积物[2] - 忽略深海沉积物这一主体部分的同位素特征,导致全球钼同位素收支平衡存在显著偏差[2] 最新研究发现 - 对西太平洋两个深海沉积岩芯的系统研究发现,岩芯中钼同位素组成随深度增加呈现明显升高趋势[1] - 这种变化规律与太平洋其他海域的观测结果相似,暗示其可能具有全球普遍性[1] - 结合金属元素比值变化,提出垂直变化可能由底层海水中的钼向沉积物中渗透,并在沉积柱内发生再循环过程所驱动[5] 模型修正与科学意义 - 基于新数据和全球数据集,研究团队重新估算了全球氧化性沉积物对钼的输出通量及其同位素组成,并据此修正了全球钼同位素质量平衡模型[5] - 更新后的模型显示,以往研究可能显著高估了地质历史时期(如古元古代、寒武纪、早侏罗世以及二叠—三叠纪交界等阶段)全球海洋中“硫化缺氧(euxinic)”海盆的分布范围[6] - 这意味着远古海洋可能比过去想象的更加“透气”,整体环境也更有利于早期生命的演化与繁盛[6] 研究的广泛影响 - 地球氧气含量的变化直接驱动了生命演化和大爆发(如寒武纪生命大爆发),该研究为更清晰地描绘生命演化的背景舞台提供了关键线索[6] - 研究有助于解答“生命从何而来”这一深层科学问题[6] - 研究揭示了深海氧化沉积物在全球钼循环中的关键作用,提升了基于地球化学指标反演地球历史环境变化的精度[6] - 研究为理解地球宜居性的演化、应对未来环境变化提供了新的科学依据[1][6]