高分辨率技术揭示了35亿年前物种物质的线索

作者:小菜 更新时间:2024-07-18 点击数:
简介:研究区域的现场照片据哥廷根大学:为了了解我们星球上的第一批生物,研究人员必须分析早期地球的岩石。

这些只能在地球表面的少数地方找到。

西澳大利亚的皮尔巴拉克拉通就是这些罕见的遗址之一;那里有大约35亿年前的岩石,含有当时微生物的痕迹。

哥廷根大学领导的一个研究小组现在发现了有关这种古老生物物质的形成和组成的新线索,为了解地球上

【菜科解读】

研究区域的现场照片据哥廷根大学:为了了解我们星球上的第一批生物,研究人员必须分析早期地球的岩石。

这些只能在地球表面的少数地方找到。

高分辨率技术揭示了35亿年前物种物质的线索

西澳大利亚的皮尔巴拉克拉通就是这些罕见的遗址之一;那里有大约35亿年前的岩石,含有当时微生物的痕迹。

哥廷根大学领导的一个研究小组现在发现了有关这种古老生物物质的形成和组成的新线索,为了解地球上最早的生态系统提供了见解。

研究结果发表在《前寒武纪研究》杂志上。

使用高分辨率技术,如核磁共振光谱(NMR)和近边缘X射线吸收精细结构(NEXAFS),研究人员分析了硫酸钡岩石中发现的碳质颗粒。

高分辨率技术揭示了35亿年前物种物质的线索

这使科学家能够获得有关微观小颗粒结构的重要信息,并表明它们是生物来源的。

这些颗粒很可能是作为沉积物沉积在破火山口的水体中的。

破火山口是火山活动后形成的一个大锅状空洞。

此外,一些颗粒肯定是被火山表面下的热液搬运和改变的。

这表明了沉积物沉积的动荡历史。

高分辨率技术揭示了35亿年前物种物质的线索

通过分析各种碳同位素,研究人员得出结论,不同类型的微生物已经生活在火山活动附近,类似于今天在冰岛间歇泉或黄石国家公园温泉中发现的微生物。

这项研究不仅揭示了地球的过去,而且从方法论的角度来看也很有趣。

第一作者、哥廷根大学地球科学中心的莉娜·魏曼解释说:能够结合一系列高分辨率技术,使我们能够获得有关有机颗粒沉积及其来源的历史信息,这非常令人兴奋。

正如我们的发现所表明的那样,即使从极其古老的材料中也仍然可以找到最初生物的原始痕迹。

揭示全新世长期降温事件

北半球全球平均表面温度(蓝绿色)和气溶胶光学深度(灰色)的200年移动平均值。

由气溶胶冷却产生的冷却事件按冷却程度的顺序编号为1至11。

LALIA是古代小冰河时代的晚期。

uux.cn通讯地球与环境(2024)。

DOI:10.1038/s43247-024-01380-0据美国物理学家组织网(David Appel):气候变化,但并非总是出于同样的原因。

今天的快速气候变化完全是由人类造成的。

全新世——过去的12000年——被视为气候稳定,没有混乱,人类得以定居、发展农业、建设文明和繁荣。

但一个来自欧洲的研究小组现在对这种说法提出了质疑,他们使用气候建模和最新数据发现,全新世中后期的气温出现了几次大幅下降,这与评估气候科学的世界科学组织IPCC通常呈现的情况相反。

研究结果发表在《通讯地球与环境》杂志上。

他们发现,在过去8000年中,北半球有11个长期寒冷期。

这些时期的气候变冷是剧烈火山活动的结果。

几十年内爆发的一组火山会冷却表面,因为它们喷出到平流层的所有污垢和灰尘颗粒,称为气溶胶。

这些气溶胶反射阳光,使表面变暗,并导致长时间冷却。

由于冰的反照率反馈,行星进一步冷却——由于最初的冷却形成了更多的冰,反射了更多的阳光,使行星进一步冷却。

寒冷的时间间隔不是连续的或持续的寒冷,而是长期平均值明显低于正常值的时期。

在这里,显著的意思是几摄氏度。

不需要太多的变化就能使地球气候发生剧烈变化。

例如,今天的全球温度与大约23000年前所谓的冰川盛期(芝加哥上空有3公里的冰)的深度之间的差异仅为约7C,其中一度是由于现代人为变暖。

由于海水变成冰,海平面比今天低了125米。

一个例子是发生在1300年至1850年左右的小冰河时代,由1200年代末的一系列强烈火山喷发形成。

在这段时间内,长期的太阳极小值,如蒙德极小值和道尔顿极小值,并没有帮助。

虽然小冰河时代不是全球性的,但当时绝大多数人类生活在北半球,由于农作物歉收和饥荒爆发,他们发现生活很困难。

但也存在一些重大的不确定性。

瑞士伯尔尼大学物理研究所和Oeschger气候变化研究中心的合著者Michael Sigl说,评估气候科学的国际组织IPCC显示的全球平均温度的全新世晚期模型是误导性的。

这是由于一系列问题造成的,如时间变化的可变性、测年的不确定性、季节偏差,因为许多记录只代表夏季温度,以及半球偏差,因为大多数使用的记录都在北半球。

为了帮助缩小这一差距,该小组使用马克斯·普朗克研究所地球系统模型、最近修订的地球大气层顶部接收到的太阳能(辐照度)记录以及火山力的新重建,重建了一个全面的全新世气候时间线。

(重建是使用所有可用的证据来源,如代理,确定过去的气候或火山活动的过程,这是一种基于其他可测量变量以已知方式变化的指标。

)他们发现,全新世经历了许多极端的气候变化,都在降温,其中一些的震级是过去2000年的三倍。

这项工作包括几个已知影响气候的因素:太阳辐照度、温室气体、地球轨道参数的变化(如其轴线的瓦片,它影响太阳光线照射高层大气的强度;共有三个因素,统称为Milankovich因素),以及大气气溶胶,测量为气溶胶光学深度,测量光穿过材料的量。

这些因素共同决定了气候作用力——这些因素的总和在多大程度上决定了地表温度。

他们发现,在全新世期间,气候强迫的偶尔下降导致北半球温度下降高达2C。

(现代温度变化是正的,可归因于人类,主要是由于人为温室气体排放,约为1.2C。

)在8000年的时间里,气溶胶变暗的程度略有下降,但在统计上显著下降,相对较高的喷发和较低的喷发之间的变化相对较大。

(后者的例子包括罗马和中世纪的温暖期。

)如前所述,一些极端事件比过去2000年的事件大三倍。

没有发现自然的温暖间隔。

(罗马和中世纪的温暖期都是区域性的,并没有延伸到北半球。

)尽管火山排放的二氧化碳是一种强大的温室气体,但数量相对较小,气溶胶冷却很容易占主导地位。

(平均而言,人类排放的二氧化碳是火山的40到100倍。

)Sigl说,这些气候调查工具是一个完全耦合的地球系统模型,它结合了大气和海洋、陆地和冰面、碳循环和其他组成部分,通过对火山爆发等主要自然气候驱动因素的最佳重建,可以帮助缩小这一差距,因为这些工具可以提供过去气候演变的非常精细的图像,从而解决自然气候变化的幅度。

私人奥德修斯登月舱揭示外星生物可能看到的地球技术特征

2024年2月16日,在太空探索技术公司猎鹰9号火箭发射的第二天,直觉机器公司的奥德修斯月球着陆器将这张自拍传回了家。

(图片uux.cn通过X的直观机器)据美国太空网(Sharmila Kuthunur):手机和广播塔等人类技术不断向太空辐射无线电波,天文学家估计,这一人类的信号已经席卷了附近的75个恒星系统,向任何警惕的外星文明发出信号,表明地球上有一个技术先进的物种。

而且,尽管科学家们已经听了很长一段时间来自我们星球的不间断的无线电聊天,但在2月下旬,他们第一次从月球上听到了这种声音。

奥德修斯号宇宙飞船是2月22日成功登上月球的第一辆商用车,其上的一台小型射电望远镜记录了从地球发射的1.5小时的无线电波。

这项名为ROLSES的实验是在奥德修斯位于马拉珀特A陨石坑附近的着陆点进行观测的,该陨石坑距离月球南极约185英里(297公里)。

科罗拉多大学博尔德分校的天体物理学家杰克·伯恩斯是ROLSES的联合研究员,他将这一时刻描述为来自月球的射电天文学的黎明。

通过将地球作为系外行星进行研究,天文学家希望从其他恒星周围的行星中寻找类似的指纹,这将是智能生命的潜在迹象。

周一(6月10日),伯恩斯在威斯康星州举行的美国天文学会第244次会议上发表讲话,他在屏幕上调出了一张图像,照片中,黑色背景上点缀着微小的白点,大多形成水平线。

那就是地球,他说。

这些白色斑点是来自地球上发射机的无线电信号,由ROLSES实验的四个天线记录。

Burns补充道,就用无线电波长观察地球而言,这是迄今为止无与伦比的一张非常好的地球‘频率自拍’。

Intuitive Machines联合创始人兼首席技术官Tim Crain此前表示,在2月22日的历史性着陆过程中,14英尺(4.3米)长的奥德修斯飞船下降速度比计划快,并侧翻,可能是因为它在撞击月球地形后折断了一两个着陆腿。

由于这种意外的定向,航天器的天线没有指向地球,大大降低了数据的发送速度。

Burns周一表示,也许是由于这些问题,ROLSES仪器总共记录了两个小时的数据,而不是天文学家所希望的八天。

他补充道,时间的减少将影响所收集数据的信噪比。

目前尚不清楚研究人员是否能够对传输进行解码,以确定这些无线电波的内容。

2024年2月24日,即着陆两天后,美国国家航空航天局月球勘测轨道飞行器拍摄的奥德修斯飞船视图。

科罗拉多大学博尔德分校的杰克·伯恩斯是航天器上一项无线电实验的联合研究员,他说:我们的着陆器只有几个像素,但你可以看到我们实际上在月球上。

(图片uux.cn美国国家航空航天局/戈达德/亚利桑那州立大学)研究人员还收集了20分钟的意外数据,当时奥德修斯的一根天线轻微过热,从着陆器上的安全位置弹出。

伯恩斯说:所以我们利用了这一点,打开了我们的无线电频谱仪,我们得到了一些数据。

在月球上进行了一周的操作后,奥德修斯号于2月29日日落后进入着陆点,这是意料之中的事,因为飞船的设计并不能在寒冷的月夜中幸存下来。

3月20日,当阳光再次照射在奥德修斯的太阳能电池板上时,建造该航天器的休斯顿公司Intuitive Machines听到了它的唤醒信号,但没有听到。

三天后,该公司宣布奥迪作为第一个登上月球的商业月球着陆器,在将其遗产载入历史后,已经永久褪色。

包括伯恩斯在内的天文学家现在正期待着另一台小型射电望远镜的发射,预计将于2026年发射到月球背面。

月球表面电磁实验之夜,简称LuSEE之夜,旨在探测134亿年前的无线电波,这是一个神秘的时代,当时宇宙及其第一批恒星和星系都笼罩在原始的氢雾中。

天文学家将这个时代称为宇宙黑暗时代,詹姆斯·韦伯太空望远镜最近才开始探测。

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