地球大氣層由 78% 的氮氣和 21% 的氧氣組成,這是太陽系中獨一無二的混合物。氧氣是由一些最早的生物體產生的。但氮從哪裡來呢?它是透過火山活動逃離地幔的嗎?
為了試圖回答這些問題,來自美國國家地球物理和火山研究所 (INGV) 的國際研究小組收集並研究了來自地球上不同火山系統的氣體樣本,包括黃石公園、冰島、非洲大陸裂谷。他們最近發表在《自然》雜誌上的研究「熱液15N15N豐度限制了地函氮的起源」表明,來自地函的氮與大氣氮的同位素組成不同,這意味著後者並非來自地函脫氣。
“人們發現,空氣污染掩蓋了許多火山氣體樣本的‘原始特徵’,”INGV 研究員兼該研究合著者 Antonio Caracausi 說。
如果沒有這種區別,科學家就無法回答一些基本問題,例如:氮是地球形成時留下的還是後來輸送到地球的?大氣中的氮氣與火山噴出的氮氣有何關係?
該研究基於一種新的創新方法來研究氮同位素。這種方法提供了一種獨特的方法來識別來自空氣的氮分子,並使研究人員能夠找出地函深處的氣體組成。這最終揭示了證據表明,自從我們的星球最初形成以來,地函中很可能就存在氮。因此,「一旦考慮到空氣污染,我們就獲得了有關氮的起源和地球演化的新的、有價值的信息,」這位科學家說。
此外,這些新結果使得區分間歇泉、噴氣孔和火山氣體的其他自然表現中大氣(以加熱的雨水形式)的貢獻與地函(岩漿氣體)的貢獻成為可能。例如,在黃石國家公園的間歇泉中發現了大量岩漿氣體,這表明火山系統重新開始活動。
鑑於這些數據的高精度,它們還可以有助於更深入地了解可能產生火山爆發的岩漿過程。我們繼續在黃石公園和世界各地的其他活火山系統收集樣本,其中包括歐洲最活躍的火山埃特納火山。
無論如何,大氣中氮的起源目前仍然是個謎。
研究人員丟失的氮(在地球上?)
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