雨痕化石见证远古大气圈变迁

雨痕化石

在27亿年前的岩石中镌刻着的雨痕暗示那个时候的地球大气圈中温室气体含量非常高。约20亿年前的太阳还很年轻，它没有现在这么明亮，释放的光和热也比现在要少15%。在如此少热量的情况下，地球应该被完全冰冻起来，但是流水侵蚀的岩石及似藻类化石的证据依然显示那个时候有液态水的存在。那为何地球还能保持温暖呢？一些科学家猜测那时大气圈比现在更厚，或拥有更多的温室气体产生极强的温室效应。

一群来自西雅图华盛顿大学的科学家使用了19世纪地质学家Charles Lyell曾使用过的一种方法来获取答案。Lyell建议通过测量雨痕化石的尺寸来反映古大气圈厚度。当雨水溅泼在柔软物上时，会造成裂痕，滴落速度越快，裂痕越大。如果大气圈薄的话，雨水会骤然降落，而厚重的大气圈则可以降低雨水的速度，从而产生的裂痕也较小。研究者使用这一理论研究了产自南非27亿年前的沉积岩石。当时，雨水降落产生裂痕后，很快被一层薄的细灰覆盖，之后又有一层较粗的灰覆盖其上，随后粗灰被剥蚀，雨痕被完整地保存了下来。

艾姆斯研究中心的Sanjoy Som说，难以想象它们居然能保存这么久的时间。Som将乳胶泼在岩石中，浇铸了955滴雨痕的形状并带回实验室研究。在正式得出结论之前，研究者利用现代火山灰进行了模拟实验，产自冰岛艾雅法拉火山和夏威夷帕哈拉更新世的火山灰被用来进行实验，以测量它们在雨水的冲击下产生凹痕的尺寸。在模拟实验数据的基础上，研究者推测，27亿年前与现今的大气圈类似，厚度约是现在的50%～105%。加州大学伯克利分校的William Cassata说，这项结果排除了另一个可能，，因此当时地球很可能拥有比现今高得多的温室气体。

不过，这项推测存在一个前提，那就是古今雨滴的大小应相似。William Cassata说，没有证据显示远古雨滴比现在大，不过，大雨滴确实能承受更大的气压。Som表示，如果能在火星上发现雨痕，则可以利用这一方法对其远古大气圈进行研究。同时，如果想要在其他星球上找寻生命迹象，理解大气圈的变迁会为对比研究提供新的视角。

（化石网/歆塬 编译）