由阿德莱德大学地球化学家埃里克·范登堡博士领导的国际团队，对来自西澳大利亚皮尔巴拉克拉通的古老岩石进行了研究。他们的分析表明，水在进入岩浆形成过程之前曾深入地表之下，而这些岩浆滋养了类似于今天太平洋“火环”周围的火山。
这项发表在《自然通讯》上的研究结果表明，地球在地表与内部之间循环水的过程可能比科学家此前意识到的要早得多，尽管当时的年轻地球运作方式与我们今天所知的世界截然不同。
窥探年轻地球的罕见机会
来自物理、化学与地球科学学院的范登堡博士表示，这些古老岩石为研究数十亿年前的地球环境提供了一个难得的契机。
“这些岩石形成于30多亿年前，当时的地球与现在截然不同，”他说。
如今，板块构造在地球内部的水循环过程中扮演着核心角色。在俯冲带，一个板块俯冲到另一个板块之下，将海水带向地幔。这些水有助于产生岩浆，岩浆随后向地表上升，促成火山的形成，进而帮助构建大陆。
“早期的地球温度过高，板块无法像现在这样运动，因此直到现在，人们仍不清楚地表水是否在30多亿年前就能完成这一深移过程，如果可以，又是通过何种方式。”
“令我们惊讶的是，我们发现了证据表明大量的水当时已经进入地球深部，并影响了火山岩的形成。”
一种被称为“滴落俯冲”的过程
研究人员提出，在现代板块构造确立之前，另一种地质机制可能将水带入了地幔。
他们将这一过程称为“滴落俯冲”。在这种情景下，地球较冷外层地壳中密度较大、富含水的部分会周期性地向下凹陷，坍塌进入温度更高的地幔，并将水一同带入。
随着这些地壳部分下沉，它们将水释放到地幔中。这些水随后帮助产生岩浆，岩浆最终上升并通过火山喷发，冷却后形成了存续数十亿年的岩石。
“地球当时的运作方式与现在并不完全相同，但看起来一些关键过程当时已经存在，”范登堡博士说。
地球何时开始循环其表面物质？
这一发现解决了地质学中的一个重大问题：物质在地球表面与其深部内部之间的迁移始于何时？
确定水首次开始深入地下的时间至关重要，因为这种循环过程会影响火山活动、大陆的生长以及生命所需物质的运移。
这些发现还可能帮助科学家更好地理解地球大陆是如何发展的，以及地球是如何逐渐演变成现代形态的。
来自31亿年前的化学线索
这一时期的岩石极为罕见，这使得皮尔巴拉地区显得尤为珍贵。该地区拥有一些保存最完好的早期地球岩石，为研究人员提供了数十亿年前地质过程的罕见记录。
通过研究锁在岩石内部的化学特征，团队得以重建约31亿年前的地质事件。
结果表明，地球表面与深部内部的相互作用比此前认为的要早得多。年轻的地球并非相对静止，而是出人意料地充满活力，并且已经开始循环其最重要的物质之一：水。
该研究涉及来自阿德莱德大学、莫纳什大学、西澳大利亚地质调查局、科廷大学、澳大利亚国立大学、卡迪夫大学以及德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心的研究人员。