早期的地球旋转帮助形成了它的熔岩岩海洋

2019-07-17 16:18:07

早期的地球是一个地狱般的地方:热,滚动,快速旋转和空间碎片轰炸,包括火星大小的身体,其影响创造了月球。同样的影响也使新形成的地球的整个表面变成了熔化的岩浆海洋。现在,新的研究发现,地球的快速旋转可能会影响这个熔融海水的冷却方式。

新的研究发现,地球自转的速度可能会影响矿物硅酸盐在岩浆海洋固化时结晶和沉降的地方。德国明斯特大学的地球物理学家克里斯蒂安马斯说,硅酸盐和其他矿物质的不均匀堆积可能影响了板块构造的开始,甚至可能有助于解释今天地幔的奇怪组成。

热土

Maas是这项新研究的主要作者,该研究探索了古代岩浆海洋如何冷却以及其中的矿物质是如何结晶的。这些过程全部开始于大约45亿年前,地球形成后不久,一颗火星大小的行星体撞向新生的星球。撞击撞击了形成月球的一大块碎片,同时也产生了大量的热量,地球的表面变成了几千英里深的岩浆海洋。

“了解岩浆海洋的外观非常重要,”马斯告诉Live Science。随着热海的冷却,它为下一步的所有地质奠定了基础,包括板块构造和行星的现代分层,地幔和地壳布置。

马斯说,没有多少研究人员考虑过,地球的自转会如何影响冷却。通过计算机模拟,马斯和他的同事解决了这个问题,模拟了一种矿物硅酸盐的结晶,这种矿物质构成了地壳的一大块。

冷却

模拟显示,行星旋转的速度影响了硅酸盐在岩浆海洋冷却的早期阶段所处的位置,这可能发生在一千到一百万年之间。旋转缓慢,每转8至12小时,晶体保持悬浮状态,均匀分布在整个岩浆海洋中。

随着旋转速度的增加,晶体的分布发生变化。在中等或高速的情况下,晶体迅速沉降到北极和南极的底部,并移动到赤道附近的岩浆海洋的下半部分。在中纬度地区,晶体保持悬浮并均匀分布。

在最快的旋转速度下 - 大约3到5个小时的完整旋转 - 无论纬度如何,晶体都会积聚在岩浆海洋的底部。然而,极区附近的岩浆中的对流反复导致晶体起泡,因此结晶层不是很稳定。

科学家并不确切地知道早期地球旋转的速度有多快,尽管他们估计它在岩浆海洋存在的时候大约在2到5个小时内完全旋转。

这项研究发表在即将于5月出版的“ 地球和行星科学快报 ”杂志上,没有考虑其他类型的矿物质,也没有模拟岩浆海洋结晶第一阶段以外的硅酸盐分布。Maas说,下一步是在模型中加入其他矿物类型。

他补充说,他也有兴趣研究后来的行星撞击。马斯说,在巨大的月球撞击后不久,地球可能被较小的太空岩石击中。他说,如果地球的旋转使得岩浆海洋结晶不均匀,那么这些星际碎片中的矿物质可能会根据它们降落的位置而非常不同地融入地球。

目前还不清楚今天的地幔是否保留了这个火热的开始的痕迹。现代的地幔有点神秘。特别令人困惑的是“斑点”,两块大陆的热岩区域,总是减缓来自地震的任何地震波。正确地称为“大型低剪切速度省”或LLSVP,这些斑点各自是珠穆朗玛峰高度的100倍,但没有人知道它们是由什么组成的,或者为什么它们在那里。

马斯说,今天的地幔异常现象与早期地球上的斑点和古老的岩浆海洋之间仍然存在许多不相关的点。他补充说,也许所有这些火热海洋的痕迹早已被地质力量所抹去。但是弄清楚这个行星的初始固体表面是什么样的,可以帮助解释它是如何演变到现在的状态。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。