地球上的岩石是怎么锈蚀，然后变红的？

位于美国亚利桑那州石化森林国家公园钦利组（上三叠纪形成的地层，由河流相、湖相、沼泽相及风成沉积组成）中具有彩色条带的锥状隆起，是“蓝色弥撒”的一部分，同时也是2.2亿到2.25亿年前形成的一种地质特征。图片来源：NPS

地球上的岩石是怎么锈蚀，然后变红呢？由罗格斯大学领导的一支研究团队提出了一种新的见解，有助于解决距今超过2亿年前的晚三叠纪时期的遗留问题。那时候地球上的温室气体含量极高，可以作为预测未来地球面貌的模型。

罗格斯大学新布朗斯维克分校的地球与行星科学系助理教授、论文第一作者Christopher J. Lepre说：“我们在新泽西州和美国西南部岩石上看到的红色，均缘于一种自然矿物——赤铁矿。据了解，红色赤铁矿构成了地球上的‘红层’地貌，以及火星的面貌。我们的研究为理解这种红色的形成时间，其中发生的化学反应以及赤铁矿所扮演的角色提供了重要帮助。”该研究成果由Lepre和哥伦比亚大学的一位科学家共同发表于《美国科学院院刊》。这项研究挑战了人们的传统认知。以往的理论认为，赤铁矿或无法用于解释在远古时期出现的现象，因为它是自然化学变化的一种产物，出现时间较红层开始沉积的时间晚许多。

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Lepre认为赤铁矿浓度准确记录了在晚三叠纪1450万年间，位于泛大陆（古代超级大陆）的一些平原上的季风和降雨（信息）。借助这一信息，他评估了环境变化、气候及陆地脊椎动物演化之间的关系。

Lepre检测了在美国亚利桑那州石化森林国家公园钦利组地层中钻取的518米长岩芯中的一部分，这一样本目前保存在罗格斯大学。罗格斯大学新布朗斯维克分校的Emeritus Dennis V. Kent教授为一支由罗格斯大学领导的团队检测了同样的岩芯，发现由于木星和金星的引力牵引，地球轨道的长度每隔40.5万年会被略微拉长，且此变化将对地球气候产生至少2.15亿年的影响，这一发现使得科学家们可以更好地确定恐龙繁衍等事件发生的时间。

Lepre根据红色岩石的可见光谱，确定了其中的赤铁矿浓度。据科学家们了解，这是首次用该方法研究如此古老的岩石样本。这些红色岩石样本可以追溯到距今超过2亿年的晚三叠纪。很多科学家认为岩石中的红色是距今不久前，其中的铁元素和空气反应产生的，就像自行车生锈那样。因此几十年来，科学家们一直认为赤铁矿和它的红色并不重要。

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Lepre认为，“实际上，这些赤铁矿很古老，有可能是古代土壤和气候变化相互作用的产物。这些气候信息有助于我们梳理出兽脚亚目恐龙（霸王龙和现代鸟类的早期祖先）正处于上升趋势时，陆地动物和植被情况发生变化的诱因——比如，这些是由于气候变化导致还是受小行星撞击的影响。”

与纳瓦霍族（Navajo Nation）成员合作的科学家们已经提交了一份价值百万美元的基金申请书，希望在科罗拉多平原钻取更多岩芯，其中包括能够记录大气二氧化碳浓度快速变化的岩石。近年来由于人类活动导致大气二氧化碳浓度翻倍的结论，也是通过相似的方法验证的。

翻译：张宇哲

审校：董子晨曦

引进来源：美国罗格斯大学

本文来自：中国数字科技馆