연구에 따르면 고대 미생물이 대규모 화산 활동을 일으켰습니다.

라이스 대학의 새로운 연구에 따르면 탄 주황색, 노란색, 은색, 갈색 및 파란색을 띤 검은색의 시각적으로 눈에 띄는 층은 줄무늬 철층의 특징이며, 퇴적암은 지구 역사상 가장 큰 화산 폭발을 촉발했을 수 있다고 합니다.

암석에는 오래 전에 바다 밑으로 가라앉아 결국 돌로 변한 조밀한 층을 형성한 산화철이 포함되어 있습니다. 이번 주에 발표된 연구 자연 지구과학 철이 풍부한 층은 광합성 생명체의 출현과 같은 지구 표면의 고대 변화를 화산 활동 및 판 구조론과 같은 행성 과정과 연결할 수 있다고 제안합니다.

일반적으로 연결되지 않은 것으로 생각되었던 행성 과정을 연결하는 것 외에도, 이 연구는 지구의 초기 역사에 대한 과학자들의 이해를 재구성하고 우리 태양계에서 멀리 떨어진 거주 가능한 외계 행성을 생성할 수 있는 과정에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

“이 암석들은 문자 그대로 변화하는 행성 환경에 대한 이야기를 말해줍니다.” 연구의 주 저자이자 Rice의 지구 환경 및 행성 과학부의 박사후 연구원인 Duncan Keller가 말했습니다. “그들은 대기 및 해양 화학의 변화를 구현합니다.”

줄무늬 철층은 용해된 철이 풍부한 고대 해수에서 직접 침전된 화학적 퇴적물입니다. 광합성을 포함한 미생물의 대사 작용은 미네랄의 침전을 촉진한 것으로 생각되며, 이는 처트(미정질 이산화규소)와 함께 시간이 지남에 따라 층을 형성했습니다. 약 25억년 전에 지구 대기에 산소가 축적되면서 형성된 가장 큰 퇴적물.

“이 암석들은 고대 바다에서 형성되었고 우리는 그 바다들이 나중에 판 구조적 과정에 의해 측면으로 폐쇄되었다는 것을 알고 있습니다.”라고 Keller는 설명했습니다.

맨틀은 단단하지만 손톱이 자라는 속도로 유체처럼 흐릅니다. 지각판과 최상부 맨틀의 대륙 크기 부분인 지각판은 주로 맨틀의 열 대류의 결과로 끊임없이 움직입니다. 지구의 구조적 과정은 해양의 수명 주기를 제어합니다.

그는 “오늘날 태평양이 폐쇄되고 있는 것처럼 일본과 남미 아래로 섭입하고 있는 것처럼 고대 해양 분지는 구조적으로 파괴됐다”고 말했다. “이 암석들은 대륙으로 밀어 올려져 보존되어야 했습니다. 그리고 우리는 오늘날 우리가 보고 있는 암석들이 온 곳인 보존된 일부를 보거나 맨틀 속으로 섭입했습니다.”

철 함량이 높기 때문에 줄무늬 철 형성물은 맨틀보다 밀도가 높기 때문에 켈러는 섭입된 철 덩어리가 아래로 가라앉아 지구 핵 꼭대기 근처 맨틀의 가장 낮은 지역에 정착했는지 궁금해했습니다. 그곳에서 엄청난 온도와 압력 하에서 광물이 다른 구조를 가지면서 심오한 변화를 겪었을 것입니다.

Keller는 “이러한 조건에서 산화철의 특성에 대한 매우 흥미로운 연구가 있습니다.”라고 말했습니다. “그들은 열과 전기 전도성이 높아질 수 있습니다. 그들 중 일부는 금속처럼 쉽게 열을 전달합니다. 따라서 맨틀 아래에 있는 이 암석은 열판과 같은 극도로 전도성 덩어리로 변할 가능성이 있습니다.”

켈러와 그의 동료들은 섭입된 철 형성이 풍부한 지역이 맨틀 플룸, 즉 하와이 제도를 형성한 것과 같은 거대한 화산을 생성할 수 있는 하부 맨틀의 열적 변이 위로 뜨거운 암석의 상승 도관을 형성하는 데 도움이 될 수 있다고 가정합니다. 켈러는 “하와이 밑에서 지진학적 데이터는 우리에게 용승하는 맨틀의 뜨거운 도관을 보여준다”고 말했다. “스토브 버너의 핫스팟을 상상해 보세요. 냄비의 물이 끓으면 해당 영역에서 상승하는 물 기둥 위에 더 많은 거품이 보일 것입니다. 맨틀 플룸은 일종의 거대한 버전입니다.”

Keller는 “우리는 줄무늬 철층의 퇴적 연대와 대형 화성 지방이라고 불리는 대규모 현무암 분출 사건의 연대를 조사했으며 상관 관계가 있음을 발견했습니다.”라고 말했습니다. “10 또는 15개의 가장 큰 사건이 행성 전체를 재포장하기에 충분할 정도로 거대했던 많은 화성 사건은 약 2억 4,100만 년 간격으로 띠 모양의 철 형성 퇴적이 선행되었습니다. 말이 되는 메커니즘과 강한 상관관계가 있습니다.”

이 연구는 줄무늬 철 구조물이 맨틀 하부 깊숙이 먼저 끌어당겨진 다음 열 흐름에 영향을 미쳐 수천 킬로미터 위의 지구 표면을 향해 기둥을 몰아내는 그럴듯한 시간이 있음을 보여주었습니다.

줄무늬 철 구조물의 여정을 추적하려는 노력에서 Keller는 학문적 경계를 넘어 예상치 못한 통찰력을 얻었습니다.

켈러는 “미생물이 표면 환경을 화학적으로 변화시킨 후 초기 해양에서 일어나고 있는 일이 궁극적으로 2억5천만년 후 지구 다른 곳에서 엄청난 양의 용암을 분출한다면 이는 이러한 과정이 서로 관련되어 있고 서로 ‘대화’하고 있다는 것을 의미한다”고 말했다. “또한 관련 프로세스가 사람들이 예상한 것보다 훨씬 더 긴 길이 척도를 가질 수 있음을 의미합니다. 이를 추론할 수 있으려면 광물학, 지구화학, 지구물리학 및 퇴적학 전반에 걸쳐 다양한 분야의 데이터를 가져와야 했습니다.”

Keller는 이 연구가 추가 연구에 박차를 가하기를 희망합니다. “나는 이것이 영향을 미치는 다른 분야의 사람들에게 동기를 부여하기를 바랍니다.”라고 그는 말했습니다. “지구 시스템의 서로 다른 부분이 어떻게 연결되어 있는지에 대해 사람들이 새로운 방식으로 서로 이야기하게 된다면 정말 멋질 것이라고 생각합니다.”

Keller는 ClEVER Planets: Cycles of Life-Essential Volatile Elements in Rocky Planets 프로그램의 일원으로, Rajdeep Dasgupta, Rice의 W. Maurice Ewing 지구 시스템 과학 교수가 이끄는 학제간, 다기관 과학자 그룹입니다. 환경 및 행성 과학.

“이것은 생물학에 중요한 휘발성 요소(탄소, 수소, 질소, 산소, 인 및 황)가 행성에서 어떻게 작용하는지, 행성이 이러한 요소를 획득하는 방법 및 잠재적으로 그들이 하는 역할을 살펴보는 매우 학제간 협력입니다. 행성을 거주 가능하게 만드는 것”이라고 켈러는 말했습니다.

“우리는 우리가 가진 가장 좋은 예로 지구를 사용하고 있지만 이러한 요소 중 하나 또는 일부의 존재 또는 부재가 더 일반적으로 행성에 어떤 의미가 있는지 알아내려고 노력하고 있습니다.”라고 그는 덧붙였습니다.

Cin-Ty Lee, Rice의 Harry Carothers Wiess 지질학, 지구, 환경 및 행성 과학 교수, Dasgupta가 이 연구의 공동 저자입니다. 다른 공저자는 칠레 베르나르도 오히긴스 대학교 조교수 산티아고 타사라와 캐나다 레지나 대학교 조교수 레슬리 로빈스입니다. Keller의 박사 과정 고문인 Planetary Sciences Jay Ague.

NASA(80NSSC18K0828)와 캐나다 자연 과학 및 공학 연구 위원회(RGPIN-2021-02523)가 연구를 지원했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230525140951.htm