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雨滴化石

雨滴化石一只猫鼬坐在布满雨点化石印迹的岩石上。
照片学分:Wlady Altermann /比勒陀利亚大学

僵化的雨滴印象,保留了27亿年,可能透露有关地球历史的新信息。


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史前雨滴。我是Bob Hirshon,这是科学更新。

相信它与否,一些化石含有数十亿年前雨滴的印象。Astrobiologist Sanjoy Som,现在在NASA-AMES研究中心,用它们来研究早期的地球气氛。他解释说,如果当时的空气密度更大,雨滴下落的速度就会更慢。

耶鲁大学管理学院:
因此,如果空气压力薄,则雨滴印象比较较小,那么滴剂会更快地下降,印记会更大。

在华盛顿大学,他的团队将化石雨滴的印象与新的,他们在实验室的精确条件下制作。他们的作品表明,空气压力较近,比以前的想法更接近。SOM说,比较年轻地球对现在的条件可能有助于我们对太阳系之外的行星进行预测。我是SAAS,科学学会的鲍勃Hirshomanbetx注册与登录n。


了解研究

当你想到化石时,你通常会想到恐龙和其他史前生活。但还有化石包含物理过程的签名,如僵化的雨滴印象。它可能很难相信,因为雨滴标记是历史数十岁的雨滴痕迹。然而,他们可以在正确的条件下。例如,当雨水落在一层新鲜的火山灰层上时,研究了雨滴印象SOM的团队,并且在另一层火山灰下留下了印象。

在现在的南非发现的雨滴印迹可以追溯到27亿年前。根据目前的估计,这超过了地球本身年龄的一半。那时候的地球与今天非常不同:例如,太阳比现在暗30%左右,只有原始的微生物生命存在——没有植物或动物。大气中也缺乏氧气。所以在很多方面,和我们的星球相比,它是一个外星星球。

这就是索姆和他的同事们有兴趣了解更多的原因。索姆的主要研究领域是天体生物学,也就是寻找地外生命。为了预测哪些遥远的行星可能存在生命,我们需要知道生命存在的条件。我们只有一个模型:现在的地球。但如果我们能更多地了解这个超凡脱俗的史前地球环境,我们就能拥有另一种非常不同的维持生命的行星模型。

他们的主要目标是确定早期地球大气的密度与现在相比有多大。从它的密度,你可以开始研究它的组成,以及它对气候的相应影响。这个时代的一个谜是,尽管太阳的亮度远不如今天——它是如此暗淡,以至于在其他一切条件相同的情况下,地球应该被冰包裹着。然而,当时的温度似乎更接近现代地球,因为有证据表明当时存在大量液态水。一些科学家假设,20亿到30亿年前,地球的大气层比现在的大气层要密集得多,它吸收了更多来自太阳的热量。

SOM和他的团队表演的实验令人惊讶的是低技术,至少以某种方式。基本上,SOM站在楼梯间的底部,用灰烬托盘,精心设计,模仿捕获雨滴超过20亿年前的灰烬。助手掉落水滴,仔细校准以模仿雨滴的大小,从他上面的七个故事中。虽然七个故事并不像云一样高,但它足够高,水滴可以到达终端速度。(下降物体不断无限期地加速;一旦重力的向下力量等于空气的向上拖曳力,它们会停止加速并以恒定的速度下降,称为“终端速度”。)因此,滴剂撞击了灰烬如果他们从雨云落下时,他们就会尽快。

这显示了SOM的团队,如果下雨通过今天的氛围,那么令人印象是多大的。至于早期气氛,他们从雨滴印象的大小向后工作。正如您所说,基本的物理概念是,如果液滴落入更密集的气氛,它们会逐渐慢慢下降。(采取更极端的例子,想象一下棒球通过水箱而不是空气落下)。较慢的下降会产生更小的印象。然而,化石中的印象与在实验室中创建的SOM的大小相当。

这表明,地球大气层的密度,在其历史上的这一阶段,与今天相当接近。这意味着一定有其他的原因,即使太阳要暗得多,它也有足够的温度来形成大型液态水。至于那可能是什么,这有待未来的研究去调查。一种可能是大气中有高浓度的温室气体——也就是导致今天气候变化的那些气体——这些气体在没有显著影响大气密度的情况下使地球变暖。

现在试着回答以下问题:

  1. 什么是化石雨滴印象?他们是如何形成的?
  2. 为什么早期的地球像一个外星行星?
  3. 实验人员是如何利用雨滴印迹来得出关于早期大气密度的结论的?
  4. 如果实验中的雨滴创造了比化石中的雨滴更大的印象是什么?这会暗示什么?
你可能想看看2012年4月13日,科学更新播客听取有关本周的更多信息和本周的其他程序。此播客的主题包括:20亿年前的雨滴化石能告诉我们关于早期地球的情况,科学揭示了列奥纳多·达·芬奇和文森特·梵高的艺术作品,以及材料科学技术的一项突破,产生了可以自我修复的塑料。

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为教育工作者

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