古代钻石表明地球至少在27亿年前就已准备好迎接生命的爆发

对古代钻石的一项独特研究表明，至少在 27 亿年前，地球大气层的基本化学成分使其适合生命的多样性爆发。在古代岩石中发现的钻石中保存的挥发性气体与今天地幔中发现的气体比例相似，这反过来表明，在过去的几十亿年中，大气中的挥发性物质的比例没有发生根本变化。这表明维持生命所必需的基本条件之一，即存在足够数量的赋予生命的元素，在地球形成后不久就出现了，并且从那时起一直保持相当稳定。

在 Goldschmidt 地球化学会议上介绍这项工作时，首席研究员 Michael Broadly 博士说：“大气中挥发物的比例和组成反映了地幔中发现的情况，我们没有证据表明自这些钻石形成以来发生了重大变化27亿年前。”

挥发性物质，例如氢、氮、氖和含碳物质是轻化学元素和化合物，它们很容易因热量或压力变化而蒸发。它们是生命所必需的，尤其是碳和氮。并非所有行星都富含挥发物。地球和金星都富含挥发性物质，但火星和月球将大部分挥发性物质流失到太空中。一般来说，富含挥发物的行星更有可能维持生命，这就是为什么在遥远恒星(系外行星)周围的行星上寻找生命的大部分工作都集中在寻找挥发物上。

在地球上，挥发性物质大多从行星内部冒泡，并通过火山喷发等方式带到地表。了解挥发物何时到达地球大气层是了解地球上的条件何时适合生命起源和发展的关键，但直到现在还没有办法了解这些条件在很长的过去。

现在，法国和加拿大的研究人员使用古代钻石作为时间囊，来研究遥远过去地幔深处的状况。对被困在这些钻石中的气体的研究表明，地幔的挥发性成分在过去 27 亿年里几乎没有变化。

首席研究员迈克尔布罗德利(法国洛林大学)说：“研究地球现代地幔的成分相对简单。平均地幔层开始于地表以下 30 公里左右，因此我们可以收集火山和研究被困在里面的流体和气体。然而，地壳通过板块构造的不断搅动意味着较旧的样本大多已被破坏。然而，钻石相对坚不可摧，它们是理想的时间胶囊。”

我们设法研究了被困在加拿大苏必利尔湖瓦瓦的 27 亿年前高度保存的岩石中的钻石。这意味着这些钻石至少与发现它们的岩石一样古老——可能更古老。很难确定钻石的年代，所以这给了我们一个确定最小年龄的幸运机会。这些钻石极其稀有，不像我们想到钻石时所想到的美丽宝石。我们将它们加热到 2000 多摄氏度，将它们转化为石墨，然后释放出微量的气体进行测量。”

该团队测量了氦、氖和氩的同位素，发现它们的存在比例与今天在上地幔中发现的比例相似。这意味着挥发物的比例可能几乎没有变化，地幔和大气之间的基本挥发元素的分布可能在地球生命的大部分时间里保持相当稳定。地幔是地壳和地核之间的部分，约占地球体积的 84%。

布罗德利博士说：“这是一个令人惊讶的结果。这意味着我们今天在我们周围看到的富含挥发性的环境不是最近的发展，因此为生命的发展提供了合适的条件。我们的工作表明，这些条件至少存在27 亿年前，但我们使用的钻石可能要古老得多，所以这些条件很可能早在我们 27 亿年的门槛之前就已经设定好了。”

未参与该研究的 Suzette Timmerman 博士(加拿大阿尔伯塔大学)说：“钻石是独特的样本，因为它们在形成过程中会锁定成分。特别是 Wawa 纤维钻石是一个很好的研究选择——超过 27 亿年的历史——它们为了解这一时期新太古代时期的挥发性成分提供了重要线索。有趣的是，上地幔在 27 亿多年前就已经出现脱气现象。这项工作是了解这一时期的重要一步。地幔(和大气)在地球历史的前半段，并引领着进一步的问题和研究。”

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