知识科普：地球上的岩石是如何锈蚀变红的


位于美国亚利桑那州石化森林国家公园内、钦利组（Chinle Formation，*上三叠统【地质学名词，上三叠纪形成的地层】的一套陆相地层，由河流相、湖相、沼泽相及风成沉积组成）中具有彩色条带的锥状隆起，是“蓝色弥撒”（*人们为景区内颜色鲜艳的砂岩山丘取的昵称之一）的一部分，同时也是2.2亿到2.25亿年前形成的一种地质特征。图源：@ NPS
地球上的岩石是怎么锈蚀然后变红呢？由罗格斯大学领导的一支研究团队提出了一种新的见解，有助于解决距今超过2亿年前的晚三叠纪时期的遗留问题。那时候地球上温室气体含量极高，如此高的温室气体含量可以作为预测未来地球情况的模型。
“我们在新泽西州和美国西南部岩石上看到的所有红色，均缘于一种自然矿物——赤铁矿。据了解，红色赤铁矿分布如此广泛的地方很少：其一是地球上的‘红层’地貌，另外则是火星表面。我们的研究为理解这种红色的形成时间，其中发生的化学反应以及赤铁矿所扮演的角色提供了重要帮助。”在罗格斯大学新布朗斯维克（New Brunswick）校区艺术与科学学院地球与行星科学系任教学助理教授，同时也是论文第一作者的Christopher J. Lepre谈到。
研究成果由Lepre和哥伦比亚大学一位科学家共同发表于《美国国家科学院院刊》。这项研究挑战了人们的传统认知，以往认为赤铁矿在解释远古现象中作用非常有限，因为它是自然化学变化的一种产物，出现时间较红层开始沉积的时间晚许多。


图源：Pixabay
Lepre认为赤铁矿浓度准确记录了晚三叠纪1450万年间，位于泛大陆（古代超级大陆）的佐治亚科罗拉多平原上的季风和降雨（信息）。借助这一信息，他评估了环境变化、气候及陆地脊椎动物演化之间的关系。
Lepre检测了在美国亚利桑那州石化森林国家公园（彩绘荒漠）钦利组中钻取的、现位于罗格斯大学的1700英尺长岩芯中的一部分。罗格斯大学新布朗斯维克校区教授Emeritus Dennis V. Kent为一支由罗格斯大学领导的团队检测了同样的岩芯，发现由于木星和金星的引力牵引，地球轨道每隔405,000年会被略微拉长，且此变化将对地球气候产生至少2.15亿年的影响，这一发现使得科学家们可以更好地确定恐龙繁衍等事件（发生的）时间。
Lepre根据红色岩石的可见光谱，确定其中的赤铁矿浓度。据科学家们了解，该方法首次被用于研究如此古老的岩石样本，红色岩石样本可以追溯到距今超过2亿年的晚三叠纪。很多科学家认为岩石中的红色是距今不久前，其中的铁元素和空气反应产生的，就像自行车生锈那样。因此几十年来，科学家们一直认为赤铁矿和它的红色并不重要。


图片来源：Pixabay
Lepre认为，“实际上，这些赤铁矿很古老，有可能是古代土壤和气候变化间相互作用的产物。这些气候信息有助于我们梳理出兽脚亚目恐龙（雷克斯霸王龙和现代鸟类的早期祖先）正处于上升趋势时，陆地动物和植被情况发生变化的诱因和产生的效应——比如，这些是由于气候变化导致还是受小行星撞击加拿大Manicouagan的影响。”
与纳瓦霍族（Navajo Nation）成员合作的科学家们已经提交了一份价值百万美元的基金申请书，希望在科罗拉多平原钻取更多岩芯，其中包括能够记录大气二氧化碳浓度快速变化的岩石。近年来由于人类活动，导致大气二氧化碳浓度翻倍的结论也是通过相似的方法进行研究验证的。
翻译：张宇哲
审校：董子晨曦
引进来源：美国罗格斯大学
引进链接：https://phys.org/news/2021-02-rusted-earth-red.html
本文来自：环球科学


关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
回复【最新活动】，了解近期科普活动
回复【科普行】，了解最新深圳科普行活动
回复【研学营】，了解最新科普研学营
回复【科普课堂】，了解最新科普课堂
回复【科普书籍】，了解最新科普书籍
回复【团体定制】，了解最新团体定制活动
回复【科普基地】，了解深圳科普基地详情
回复【观鸟知识】，学习观鸟相关科普知识
回复【博物学院】，了解更多博物学院活动详情