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早期地球的旋转有助于形成熔融的岩浆海洋

Diego Barucco/Shutterstock)

早期的地球是一个地狱般的地方:热的、翻滚的、快速旋转的和被空间碎片撞击的,包括一个火星大小的物体,它的撞击产生了月球。

同样的撞击也把新形成的地球的整个表面变成了熔融的岩浆海洋。现在,新的研究发现,行星的快速旋转可能影响了熔融海水的冷却。

地球的旋转速度可能影响了矿物硅酸盐在岩浆海洋凝固时结晶和沉降的位置,新的研究发现。德国明斯特大学(University of munster)地球物理学家克里斯蒂安•马斯(Christian Maas)表示,硅酸盐和其他矿物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现今地幔的怪异组成。[照片中:隐藏在地球表面下的海洋]

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是如何冷却的,其中的矿物是如何结晶的。这些过程都始于大约45亿年前,也就是地球形成不久,一个火星大小的行星体撞上了这颗新生的行星。撞击产生了一大块形成月球的碎片,同时也产生了大量的热量,使地球表面变成了几千英里深的岩浆海洋。

“了解岩浆海洋的样子真的很重要,”马斯告诉《生活科学》。随着热海的冷却,它为下一步的所有地质学工作奠定了基础,包括板块构造和地球现代的层状、地幔和地壳排列。

一件许多研究人员没有考虑过的事情,马斯说,是地球的自转将如何影响冷却。利用计算机模拟,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过程,硅酸盐构成了地壳的一大块。[地球上最奇怪的地方(照片)]

冷却

模拟显示,地球自转的速度影响了硅酸盐在岩浆海洋冷却早期的沉积位置,这可能发生在一千到一百万年的时间里。随着缓慢的旋转,在每转8到12小时的范围内,晶体保持悬浮状态,在整个岩浆海洋中保持均匀分布。

随着旋转速度的增加,晶体的分布发生变化。这些晶体以中等或高速迅速沉降到南北极的底部,并移动到赤道附近岩浆海洋的下半部分。在中纬度地区,晶体保持悬浮状态并均匀分布。

以最快的旋转速度(大约3到5小时内完全旋转)晶体在岩浆海洋底部积聚,无论纬度如何。然而,在极地附近翻滚的岩浆中,对流反复导致晶体起泡,因此结晶层不是很稳定。

科学家不知道早期地球旋转的确切速度,虽然他们估计它在岩浆海洋存在时大约在2到5小时内完全旋转。“KdSPE”“KDSPS”这项研究发表在即将出版的地球和行星科学快报的五月期刊上。没有考虑其他类型的矿物,也没有模拟岩浆海洋结晶第一阶段以外的硅酸盐分布。下一步是在模型中加入其他矿物类型,马斯说,

他补充说,他还对以后的行星撞击感兴趣。马斯说,在巨大的月球形成撞击后不久,地球可能被较小的太空岩石击中。他说,如果地球的自转使岩浆海洋结晶不均匀,那么这些大块星际碎片中的矿物可能会根据它们降落的地点,以非常不同的方式并入地球。

也不清楚今天的地幔是否保留了这种炽热开始的痕迹。现代的斗篷有点神秘。

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