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2023-12-06 17:26:55

小行星火山口湖作为气候档案的局限性

导读 在德国南部多瑙河以北,丘陵周围有一个巨大的圆形洼地:诺德林格里斯 (Nördlinger Ries)。大约 1500 万年前,一颗小行星撞击了这...

在德国南部多瑙河以北,丘陵周围有一个巨大的圆形洼地:诺德林格里斯 (Nördlinger Ries)。大约 1500 万年前,一颗小行星撞击了这个地方。如今,撞击坑是早期火星上小行星撞击坑最有用的类似物之一。研究在火山口形成的前湖的沉积物特别有信息。自从美国宇航局开始探索火星陨石坑以寻找火星上水和生命的迹象以来,这些沉积物一直引起人们的极大兴趣。然而,人们对前火山口湖及其宜居区域的化学发展情况了解甚少。由哥廷根大学领导的一个国际研究小组现已发现了有关过去的线索:他们分析了钻芯中的白云石岩石,发现碳同位素 C-13 的比例极高。进一步的研究追溯到了古细菌微生物在硫酸盐含量低的水中强烈形成甲烷的阶段。相比之下,火山口湖之前第一阶段的沉积物显示出明显的高硫酸盐含量和细菌硫酸盐分解的痕迹。这种变化表明,随着火山口底部的冷却,通往湖泊的地下水路径发生了变化。研究结果发表在 《Geochimica et Cosmochimica Acta》杂志上。

1981 年采集的 250 米长的钻芯提供了有关沉积物沉积在火山口湖期间的化学过程的信息。结合沉积学、生物地球化学和同位素地球化学研究方法,研究人员能够确定一个独特的部分,并使用生物标志物分析对其进行更详细的研究。他们在火山口湖的古老岩石中检测到了源自硫酸盐还原细菌和“正常”白云石的有机生物标志物。在较年轻的岩石中,他们发现了富含 C-13 的白云石和一种称为古细菌的化学物质,这表明当时存在古细菌。

岩石的性质反映了火山口湖在其形成过程中的条件:硫酸盐的减少是由于细菌的降解,而 C-13 的富集是由于古细菌形成甲烷。“这种化学发展只能用火山口底部逐渐冷却期间地下水供应的变化来解释。这导致了从深层热液地下水(含有硫酸盐)到不含硫酸盐的较冷的水的变化,这些水必须流经石灰岩岩石靠近地表,”研究负责人、哥廷根大学地球生物学系的 Gernot Arp 教授解释道。

这些发现不仅提供了有关正在调查的火山口湖发展的重要信息,而且正如阿尔普指出的那样:“我们的研究结果表明,小行星火山口湖的条件受到火山口底部冷却和供水等内部过程的强烈控制。相比之下,与许多其他湖泊不同,气候变化是次要的。当将陆地和地外陨石坑中的沉积物用作气候档案以从沉积物中推断过去的气候条件时,必须考虑到这一点。