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地球|什么？地球在生锈？( 二 )


然而，其中一些位于太平洋下方LLSVP边缘或外部的区域，其最佳拟合比约为2：1 。
例如，位于太平洋LLSVP北部边界（约北纬9度，西经151度）的一个超低速区，以及墨西哥北部（约北纬24度，西经104度）下面的一组超低速区都探测到了表明黄铁矿型FeOOHx存在的δlnVs：δlnVp比值 。
这些超低速区的一个共同特点是，它们位于古登堡界面上一个温度相对较低的区域，比LLSVP内的平均温度低几百开尔文 。低温表明这些区域不是由熔融机制产生的 。
值得注意的是，科学家已经确定，墨西哥北部下方的区域是由大约2亿年前沉积到北美洲和中美洲西部的深俯冲遗迹组成的，这表明从俯冲板块释放的水可能已经锈蚀了古登堡界面处的外核 。
地核生锈的后果
科学家认为，地球下地幔的主要矿物布氏岩（bridgmanite）几乎不具备储水的能力 。然而，地核的锈蚀可能会在古登堡界面形成一个大容量的蓄水池——FeOOHx铁锈可能含有重量分数约7%的水 。因为地核铁锈平均比地幔重，这个蓄水池会倾向于停留在古登堡界面 。
因此，在理论上，水可以被运输并储存在地核外侧，至少在地幔对流将这些水从俯冲板块遗迹附近的较冷区域带走，并使其热不稳定之前是这样 。
这些地核附近的水是否会循环回地表，以及在什么时候回到地表，很大程度上取决于地核铁锈的热稳定性 。
一些科学家在实验工作的基础上，声称FeOOHx在古登堡界面下的压力下，所能承受的最高温度约为2400K 。然而，其他科学家在类似压力下，观察到FeOOHx可以存在于3100至3300K 。
但无论FeOOHx能承受多大的最高温度，当地核铁锈随着地幔对流迁移到古登堡界面更热的区域时，很可能会分解为赤铁矿、水和氧气 。这一过程为地球大气的氧化历史提供了可能的解释 。
地质、同位素和化学证据表明，在太古宙期间，地球大气的大部分或全部都处于缺氧状态 。在太古宙之后，大约24亿年前的大氧化事件时期，分子氧首次进入大气 。大气中氧含量的第二次主要上升期是新元古代氧化事件，大约发生在7.5亿年前，使其浓度接近今天的水平 。
科学家仍然不确定这些氧化事件背后的原因 。对于大氧化事件的一个可能解释是蓝藻的出现，蓝藻是植物光合作用的早期先驱 。近20亿年之后发生的新元古代氧化事件，被归因于海洋光合作用的快速增加和光周期的增长（即更长的日照时间） 。
然而，这些解释远非无懈可击 。例如，除了大氧化事件与蓝藻在地球上的出现时间不匹配之外，若干研究都表明大气中的氧气在大氧化事件开始时大量增加之后，可能紧接着就急剧下降至较低水平，并持续了数百万年 。到目前为止，基于蓝藻光合作用的解释还没有令人信服的证据 。
此外，尽管科学家普遍认为大氧化事件与新元古代氧化事件期间相比，大气中的氧浓度只略微提高，但在实验室研究中，通过分析光周期对微生物席——其光合作用群落和化学合成群落具有竞争关系——净氧输出的影响，他们得出了一个矛盾的结果 。
在新元古代氧化事件期间，更长的日照并没有导致这些微生物席产生更多的氧气；实验表明，在新元古代氧化事件期间，昼长增加（从21小时到24小时）所导致的氧气增加可能只有大氧化事件期间（昼长增加至21小时）的一半 。
因此，归因于蓝藻和光周期长度的变化并不能对大氧化事件或新元古代氧化事件期间大气氧含量的增加提供完整或一致的解释，我们还不能排除这些事件起源的其他机制 。
【地球|什么？地球在生锈？】地球|什么？地球在生锈？
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地核铁锈（FeOOH0.7）可能在携带含水矿物的相对低温的俯冲板块与外核相遇时形成
俯冲、迁移、对流、喷发
几十年来，研究者一直未能找到确凿的证据，来证明地球板块构造是何时开始的 。然而，最近的一些研究表明，俯冲作用在33亿年前就开始将含水矿物带到地幔深处 。
实验研究显示，俯冲板块中的含水矿物能够将水一直输送到古登堡界面 。如果是这样的话，第一块古代岩石板块在与地核接触时可能就发生了锈蚀 。地核铁锈可能在古登堡界面中逐渐堆积，从而形成了超低速区 。
在地幔对流的驱动下，这堆铁锈从熔融的外核顶部较冷的俯冲区域迁移，开始逐渐升温，当它到达地幔柱扎根的较热区域时，可能就会变得很不稳定 。


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