*五亿四千万年前生物群的快速发展永久地改变了地球——深入到它的地幔深处。由ETH研究员安德里亚·朱利安尼领导的团队在该地区的岩石中发现了这样的痕迹。
众所周知，地球内部的变化过程会影响地球表面的情况。例如，火山会喷发浆岩，并向大气中排放气体，从而影响我们地球上的生物地球化学循环。
然而可能不太明显的是，相反的情况也是成立的：在地球表面发生的事情也影响着地球的内部——甚至到了很深的地方。这是苏黎世联邦理工学院地球科学系SNSF Ambizione研究员安德里亚·朱利安尼领导的国际研究小组在《科学进展》杂志上发表的一项新研究中得出的结论。根据这项研究，我们星球上的生命发展影响了地球地幔深处的部分。
在他们的研究中，研究人员分析了稀有的含钻石的火山岩，即地球历史不同时期的金伯利岩。这些特殊的岩石是来自地球地幔最低区域的信使。科学家们测量了大约150个这种特殊岩石样本的碳同位素组成。此前地质学家普遍认为，钻石内部的碳元素在数亿年的时间尺度上变化不大。不过这次他们发现，年轻的金伯利岩(年龄不到2.5亿年)的成分与较老的岩石差别很大。在许多较年轻的样本中，碳同位素的组成超出了预期范围。
*金伯利岩是一种复杂的岩石，它们来自地球的深处。这张照片显示的是富含碳酸盐的金伯利岩的薄片。
研究人员发现，在寒武纪生命大爆发时期，年轻金伯利岩的组成发生了决定性的变化。从地质学上讲，这个相对较短的阶段发生在大约5.4亿年前的寒武纪初期，时间长达几千万年。在这个剧烈的转变中，几乎所有现存的动物部落都首次出现在地球上。朱利安尼解释说：“海洋中生命形式的大大增加改变了地球表面的情况，还影响了海底沉积物的组成。”
从海洋到地幔，再回来
对于地球的下地幔来说，这种转变是相关的，因为海底的一些沉积物，也就是死去生物的物质的沉积，通过板块构造进入地幔。沿着俯冲带，这些沉积物——连同下面的海洋地壳——被运送到很深的地方。通过这种方式，作为有机物质储存在沉积物中的碳也到达了地幔。在那里，沉积物与来自地幔的其他岩石物质混合，经过一段时间(估计至少2~3亿年)，再次上升到地球表面。
值得注意的是，海洋沉积物的变化留下的痕迹如此深刻，因为总的来说只会有少量的沉积物沿着俯冲带被输送到地幔深处。对此，朱利安尼解释说:“这证实了地幔中俯冲的岩石物质不是均匀分布的，而是沿着特定的轨迹移动的。”
地球是一个整体
除了碳，研究人员还检测了其他化学元素的同位素组成。例如，锶和铪这两种元素显示出与碳相似的模式。朱利安尼指出：“这意味着碳的特征不能用脱气等其他过程来解释，因为否则锶和铪的同位素就不会与碳的同位素相关。”
新的发现为进一步的研究打开了大门。例如，磷或锌等元素，它们和生命出现紧密相关，也可以为地球表面的生物化学过程如何影响地球内部提供线索。“地球真的是一个复杂的整体系统。”朱利安尼说，“我们现在想更详细地了解这个系统。”
（独家编译：科幻世界）
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