科学家在地球地幔深处发现生命的痕迹

5.4亿年前动物群的快速发展已经永久地改变了地球--深入到其下层地幔。由苏黎世联邦理工学院（ETH）研究人员Andrea Giuliani领导的团队在这个区域的岩石中发现了这种发展的痕迹。

不难看出，地球内部的过程影响着表面发生的事情。例如，火山喷发会形成火成岩，并向大气中排放气体，从而影响我们星球上的生物地球化学循环。

然而，不太明显的是，相反的情况也是如此：地球表面发生的事情影响到地球的内部--甚至到了很深的地方。这是苏黎世联邦理工学院地球科学系SNSF Ambizione研究员Andrea Giuliani领导的国际研究小组在《科学进展》杂志上发表的一项新研究中得出的结论。根据这项研究，我们星球上的生命发展影响了地球下层地幔的部分。

在他们的研究中，研究人员检查了来自地球历史上不同时代的被称为金伯利岩的罕见含钻石的火成岩。这些特殊的岩石是来自地球地幔最低区域的“信使”。科学家们测量了这些特殊岩石的大约150个样本中的碳的同位素组成。他们发现，年龄小于2.5亿年的较年轻的金伯利岩的成分与较老的岩石的成分有很大的不同。在许多较年轻的样本中，碳同位素的组成超出了对来自地幔的岩石的预期范围。

研究人员认为，在寒武纪生命大爆发中，年轻的金伯利岩的这种成分变化是一个决定性的触发因素。这个相对较短的阶段--从地质学上讲--发生在大约5.4亿年前寒武纪初期的几千万年时间里。在这个剧烈的转变中，今天几乎所有现存的动物部落都首次出现在地球上。“海洋中生命形式的巨大增长决定性地改变了地球表面的情况，”Giuliani解释说。“而这反过来又影响了海洋底部的沉积物的组成。”

对于地球的下层地幔来说，这种变化是相关的，因为海底的一些沉积物，其中来自死亡生物的物质沉积，通过板块构造进入地幔。沿着俯冲带，这些沉积物--连同下面的大洋地壳--被输送到很深的地方。通过这种方式，作为有机材料储存在沉积物中的碳也到达了地幔。在那里，沉积物与来自地幔的其他岩石材料混合，经过一定的时间，估计至少2-3亿年，在其他地方再次上升到地球表面--例如以金伯利岩浆的形式。

海洋沉积物的变化留下如此深刻的痕迹是非常了不起的，因为总的来说，只有少量的沉积物沿着俯冲带被输送到地幔的深处。“这证实了地球地幔中的俯冲岩石物质不是均匀分布的，而是沿着特定的轨迹移动的，”Giuliani解释说。

作为一个整体系统的地球

除了碳之外，研究人员还检查了其他化学元素的同位素组成。例如，两个元素锶和铪显示出与碳相似的模式。Giuliani指出：“这意味着碳的特征不能用其他过程来解释，因为否则锶和铪的同位素就不会与碳的同位素相关联。”

新的发现为进一步研究打开了大门。例如，像磷或锌这样受到生命出现的重大影响的元素，也可以为地球表面的过程如何影响地球的内部提供线索。“地球确实是一个复杂的整体系统，”Giuliani说。“而我们现在想更详细地了解这个系统。”