▲該概念圖的左邊顯示了地球的陸地和海洋可能最先出現於超級大陸的形成過程之中，右邊是大氧化事件（Great Oxygenation Event, GOE）之後的地球面貌。
頁岩是地球上最常見的沉積岩之一，它是由地殼受風化作用形成的。據《自然》雜誌5月24日刊發的一篇研究報告稱，對頁岩的化學特徵研究表明，24億年前，陸地在海洋上方迅速隆起，由此可能引發了全球氣候和生物圈的巨大變化。
該研究報告的主要作者、美國俄勒岡大學的地質學家伊利亞·賓德曼（Ilya Bindeman）說，樣本中氧17（17O）和氧18（18O）的比率發生了顯著變化，並且更為常見的氧16（16O）有所增加，這一發現讓研究人員可以分析破解岩石的化學成分及其歷史。
通過賓德曼在“穩定同位素實驗室”（Stable Isotope Laboratory）的研究分析，科學家們確定了新浮出海平面的地殼是何時開始受到化學和物理風化作用的影響，並從一個更廣闊的角度確定了地球現代大氣中的水循環過程——水汽蒸餾後在大陸板塊之間的運輸——是何時開始的。這些研究的支撐證據來自於對278個頁岩樣本中三種氧同位素的分析。
賓德曼說，根據他之前的模型和相關研究，24億年前地球上的陸地面積可能已經達到今天所觀測到面積的三分之二。一方面，新的陸地出現得很突然，與地幔動態活動中大規模變化同時發生。另一方面，頁岩樣本中記錄的同位素變化也與形成地球上第一個超級大陸（Kenorland）、高山山脈以及高原的大陸板塊的假定碰撞時間相吻合。賓德曼介紹道：“地殼需要很厚才能升出海平面，而其厚度不僅取決於地殼物質量的多少，而且還會受到地殼冷熱調節作用和地幔粘度的影響——當地球溫度很高時，地幔是軟的，難以支撐大型的高山。我們的數據表明，在24億年前這一情況發生了巨大變化。相對較冷的地幔能夠支撐起高於海平面的大片陸地。”他指出，當新的陸地從海洋中升起時，當時的地表溫度可能要比今天高出幾十度。
研究發現，在這個時間範圍內這三個氧同位素產生的變化是逐步的。科學家們認為，這就解決了之前關於11億前到35億年前之間陸地的逐漸或逐步出現的爭論。最初從太空看，地球會是深藍色上面漂浮了一些白雲的景象。之後，早期出現的大陸增加了地表的反射。今天，我們的大陸看上去顏色很暗，是因為地表覆蓋的大量植被。
賓德曼指出，新陸地暴露於風化作用後可能會導致溫室氣體的排放，而諸如二氧化碳的氣體會破壞地球的輻射平衡，導致了24億年前到22億年前之間的一系列冰川事件，而這可能就是引起了大氧化事件（Great Oxygenation Event, GOE）的導火索。大氧化中大氣變化給空氣中注入了大量遊離氧，從而導致太古宙的灰色岩石被氧化，變成了紅色。在沒有多少陸地的情況下，來自太陽的光子與水相互作用並使水升溫，而新陸地提供的明亮地表，將陽光反射回太空，從而造成“輻射-溫室平衡”上額外的旋轉效應，從而導致氣候變化。賓德曼說：“我們推測，一旦大塊陸地出現後，光就會被反射回太空，並引發失控的冰川運動，而地球上也下了它的第一場雪。”
編譯：朱明逸
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