鑽石告訴我們地球適合居住的關鍵之一：穩定的陸地如何形成？

原文網址：https://carnegiescience.edu/node/2490

鑽石告訴我們地球適合居住的關鍵之一：穩定的陸地如何形成？

地球的陸地在板塊構造運動的摧殘下仍然可以存在許久，是生命出現在地球的重要地質條件之一，而這種穩定性取決於連在陸塊下方的地函性質。美國卡內基研究所、美國寶石學院和加拿大阿爾伯塔大學的地質學家團隊最新進行的研究顯示，鑽石可以闡明某些陸地下方具有浮力的地函是如何增厚，使得上方的陸塊可以長期處於穩定狀態。

採自獅子山的鑽石，具有含硫礦物的包裹體。圖片來源：美國寶石學院

微生物或許看管了地球深部的碳

原文網址：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-04/uoo-mma042319.php

微生物或許看管了地球深部的碳質

一項發表在《自然》(Nature)的研究有了重大突破。研究結果顯示微生物可以消耗地球深處的碳――重要的是，這有助於封存一小部分沉降到地球深處的碳。這項發現可以讓我們更加瞭解地球運作的基本原理，並闡明自然界的哪些作用或許可以減緩氣候變遷。

在哥斯大黎加一座瀑布沉積出來的方解石。圖片來源：Peter Barry

新的證據顯示史上最嚴重的大滅絕是由火山造成

原文網址：https://www.uc.edu/news/articles/2019/04/n2081561.html

新的證據顯示史上最嚴重的大滅絕是由火山造成

在全球古代岩石中找到的汞，支持了2億5200萬年前的「大死亡」是由火山爆發造成的理論

研究人員表示埋藏在古代岩石中的汞是迄今最為強力的證據，顯示地球歷史上最嚴重的大滅絕是由火山造成。

流星體撞擊把月球珍貴的水分噴濺到太空

原文網址：https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/ladee-lunar-water

流星體撞擊把月球珍貴的水分噴濺到太空

By Elizabeth Zubritsky

NASA和約翰•霍普金斯大學應用物理實驗室(位在馬里蘭州勞雷爾)的科學家發表的研究結果指出，流星體成群撞擊會讓月球稀薄的大氣當中暫時出現水氣。

在這張藝術家繪製的示意圖中，LADEE(左側)偵測到因為流星體撞擊月球而釋放出來的水氣(右側)。

科學家認為月球的水分是個具有潛力的水源，可以讓我們在月球進行長期作業，甚至可以幫助人類探索太空深處，而這項發現讓科學家更加了解月球水分的歷史。模型預測流星體撞擊會把月球的水分以水氣的形式釋放出來，但之前還沒有科學家實際觀測到這種現象。

研究團隊最近從NASA的月球大氣與粉塵環境探測器(LADEE)蒐集到的資料中，發現數十起這類事件。LADEE是一顆環繞月球的探測器，任務目標是要取得詳細資料，分析月球稀薄的大氣層的結構和成分，並且確認粉塵是否可以飄到月球的高空。

研究主要作者Mehdi Benna說：「大部分的事件我們都可以追溯於已知的流星體帶，但還有個令人十分驚訝的發現：新的證據指出了四個之前沒人發現到的流星體帶。」Benna任職於NASA戈達德太空飛行中心(位在馬里蘭州的綠帶城)與馬里蘭大學巴爾的摩分校。此篇研究刊登於《自然―地球科學》(Nature Geosciences)。

這些新的流星體帶被LADEE觀測到的時間，分別是在2014年的一月九日、四月二日、四月五日和四月九日。

現有證據顯示月球含有水份和另一種更有活性的物質――羥基(hydroxyl，化學式為OH)。但是，關於水的起源、是否廣泛分佈以及可能的含量，都是科學家仍在討論的議題。

「月球的大氣層多數時候含有的H₂O或OH都相當稀少。」參與LADEE計畫的科學家Richard Elphic表示。他任職於NASA位在加州矽谷的埃姆斯研究中心。「然而，月球經過流星體帶的時候，會噴出足以讓我們偵測到的水氣。事件結束之後，H₂O和OH又會再度消失。」

月球科學家通常把H₂O和OH都通稱為「水」。未來的月球計畫或許可以測出月球上的H₂O和OH究竟有多少。

LADEE是由NASA位在加州矽谷的埃姆斯研究中心製造並營運，並搭載戈達德太空飛行中心製作，可以偵測水蒸氣的質譜儀。在2013年10月至2014年4月的任務期間，LADEE環繞月球並蒐集了關於月球大氣結構和成分的詳細資訊；精確來說，是測量包裹在月球周圍一層薄薄的氣體，稱為「外氣層」。

在月球極為乾燥的表面下方是一層過渡帶，再下面是含水層，此處的水分子附著在些微的表土和岩石之上(稱作月壤)。要把水分釋放出來，流星體至少要撞到月球表面以下8公分的地方。

研究人員經由測量外氣層的水分，計算出含水層的水含量大約為200到500 ppm，也就是總重量的百分之0.02到0.05。這比地球上最為乾燥的土壤還要乾燥，也跟先前的研究結果一致。如果要從如此乾燥的土壤中榨出16盎司(約453.6公克)的水，需要處理超過一公噸的土壤。

由於月球表面的物質十分鬆散，就連直徑只有5毫米的流星體都可以撞到夠深的地方，把一些水氣釋放出來。每次撞擊都會傳開一陣微小的震波，使附近區域的水分噴濺出來。

當流星體如雨般地落在月球表面，釋放出來的水氣會進入外氣層並擴散開來。其中約有三分之二會逸散至太空，只有將近三分之一會回歸月球表面。

這項發現或許可以解釋為什麼兩極附近的撞擊坑，在照不到光的那一側會有冰塊堆積在「冷阱」(cold trap)。我們所知月球上的水分大多數都位在這些冷阱。此處的溫度極低，使得水和其他揮發性物質在接觸到冷阱表面的時候，便會變成固態而長期留在此處，或許可以達到數十億年之久。流星體撞擊可以讓水分進入或離開冷阱。

研究團隊排除了他們偵測到的水分都是來自於流星體本身的可能性。

「我們確定偵測到的水分中，有一部份必定是來自月球，因為撞擊釋放出來的水分質量比流星體內部的水分還多。」論文第二作者Dana Hurley表示。她是約翰•霍普金斯大學應用物理實驗室的研究員。

太陽風接觸月球表面時發生的化學反應也會產生水分，而分析顯示流星體撞擊把水分釋放出來的速度比這種作用還快。

Benna說：「這些流失的水分可能相當古老，可以追溯至月球形成的時候，或者是在歷史早期沉降下來的。」

NASA正和商業界及其他國家合作，推動可以讓人類持續返回月球的計畫，目標是要拓展人類在宇宙中的足跡，並帶回更多知識與挖掘新的機會。

Meteoroid strikes eject precious water from Moon

Researchers from NASA and the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, report that streams of meteoroids striking the Moon infuse the thin lunar atmosphere with a short-lived water vapor.

The findings will help scientists understand the history of lunar water — a potential resource for sustaining long term operations on the Moon and human exploration of deep space. Models had predicted that meteoroid impacts could release water from the Moon as a vapor, but scientists hadn’t yet observed the phenomenon. 

Now, the team has found dozens of these events in data collected by NASA’s Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer. LADEE was a robotic mission that orbited the Moon to gather detailed information about the structure and composition of the thin lunar atmosphere, and determine whether dust is lofted into the lunar sky.

“We traced most of these events to known meteoroid streams, but the really surprising part is that we also found evidence of four meteoroid streams that were previously undiscovered,” said Mehdi Benna of NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and the University of Maryland Baltimore County. Benna is the lead author of the study, published in Nature Geosciences.

The newly identified meteoroid streams, observed by LADEE, occurred on Jan. 9, April 2, April 5 and April 9, 2014.

There’s evidence that the Moon has water (H₂O) and hydroxyl (OH), a more reactive relative of H₂O. But debates continue about the origins of the water, whether it is widely distributed and how much might be present.

“The Moon doesn’t have significant amounts of H₂O or OH in its atmosphere most of the time,” said Richard Elphic, the LADEE project scientist at NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley. “But when the Moon passed through one of these meteoroid streams, enough vapor was ejected for us to detect it. And then, when the event was over, the H₂O or OH went away.”

Lunar scientists often use the term “water” to refer to both H₂O and OH. Figuring out how much H₂O and how much OH are present is something future Moon missions might address.

LADEE, which was built and managed by NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley, detected the vapor using its Neutral Mass Spectrometer, an instrument built by Goddard. The mission orbited the Moon from October 2013 to April 2014 and gathered detailed information about the structure and composition of the lunar atmosphere, or more correctly, the “exosphere” – a faint envelope of gases around the Moon.

To release water, the meteoroids had to penetrate at least 3 inches (8 centimeters) below the surface. Underneath this bone-dry top layer lies a thin transition layer, then a hydrated layer, where water molecules likely stick to bits of soil and rock, called regolith.

From the measurements of water in the exosphere, the researchers calculated that the hydrated layer has a water concentration of about 200 to 500 parts per million, or about 0.02 to 0.05 percent by weight. This concentration is much drier than the driest terrestrial soil, and is consistent with earlier studies. It is so dry that one would need to process more than a metric ton of regolith in order to collect 16 ounces of water.

Because the material on the lunar surface is fluffy, even a meteoroid that’s a fraction of an inch (5 millimeters) across can penetrate far enough to release a puff of vapor. With each impact, a small shock wave fans out and ejects water from the surrounding area.

When a stream of meteoroids rains down on the lunar surface, the liberated water will enter the exosphere and spread through it. About two-thirds of that vapor escapes into space, but about one-third lands back on the surface of the Moon.

These findings could help explain the deposits of ice in cold traps in the dark reaches of craters near the poles. Most of the known water on the Moon is located in cold traps, where temperatures are so low that water vapor and other volatiles that encounter the surface will remain stable for a very long time, perhaps up to several billion years. Meteoroid strikes can transport water both into and out of cold traps.

The team ruled out the possibility that all of the water detected came from the meteoroids themselves.

“We know that some of the water must be coming from the Moon, because the mass of water being released is greater than the water mass within the meteoroids coming in,” said the second author of the paper, Dana Hurley of the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

The analysis indicates that meteoroid impacts release water faster than it can be produced from reactions that occur when the solar wind hits the lunar surface.

“The water being lost is likely ancient, either dating back to the formation of the Moon or deposited early in its history,” said Benna.

NASA is leading a sustainable return to the Moon with commercial and international partners to expand human presence in space and bring back new knowledge and opportunities.

原始論文：M. Benna, D. M. Hurley, T. J. Stubbs, P. R. Mahaffy & R. C. Elphic. Lunar soil hydration constrained by exospheric water liberated by meteoroid impacts. Nature Geoscience, 2019 DOI: 10.1038/s41561-019-0345-3

引用自：NASA/Goddard Space Flight Center. "Meteoroid strikes eject precious water from moon." 

潛藏在深海的碳造成過往的氣候模式轉變

原文網址：https://blogs.ei.columbia.edu/2019/04/08/carbon-deep-ocean-ancient-climate-switch/

潛藏在深海的碳造成過往的氣候模式轉變

大西洋環流減慢使地球陷入嚴寒之中

By Kevin Krajick

距今一百萬年前，當時維持已久、冰河期和暖期交替出現的氣候模式發生了重大變化：冰河期變得更長而且更加寒冷。科學家長久以來認為這跟一種重要的大西洋環流系統減緩下來有關，而且此系統今日又再次出現減緩的跡象。新研究探討了大西洋底的沉積物，發現環流的減緩，以及從大氣被帶到深海的碳大量累積於大西洋底，兩者之間有直接關聯。當環流系統全速運作，碳會以較快的速度滲回大氣；但在這段減速時期，碳卻淤積在大西洋深處。結果便是大氣中的碳減少了，地球溫度因而下降――這跟我們現在面臨的，因為人類把碳排放到大氣而造成的溫室效應正好相反。然而，就算環流目前的減緩趨勢持續下去，我們也不該期望這可以幫忙減少我們排放的碳――甚至還有可能造成反效果。這項研究由拉蒙特―多爾蒂地球觀測所的研究人員主持，結果刊登於本周的《自然―地球科學》(Nature Geoscience)期刊。

大西洋經向翻轉環流的簡單示意圖。大西洋經向翻轉環流會把溫暖的表層海水帶往北方，直到格陵蘭和北歐附近的海域(紅色箭頭)；接著，這些海水會下沉並往南流(黃色箭頭)，多數會在南大洋重新回到海水表層。來源：Francesco Muschitiello/拉蒙特―多爾蒂地球觀測所

冰河融化使海平面以前所未見的速率上升

原文網址：https://www.media.uzh.ch/en/Press-Releases/2019/Glacier.html

冰河融化使海平面以前所未見的速率上升

格陵蘭與南極洲的冰層，加上世界各處的冰河融化正在讓海平面持續上升。由瑞士蘇黎世大學領導的國際研究團隊發現1961年以來，單就冰河來說已經有9兆噸的冰塊融化，足以讓海平面上升27毫米。

從1961年至2016年全球各區域的冰河對海平面上升的貢獻比例。泡泡的大小對應了全球以及各個區域的冰河在這段期間的總質量變化(單位為Gt，1Gt = 10億噸)。比方說阿拉斯加(ALA)的冰河融化了超過3兆噸，使其成為全球海平面上升的最大來源。東南亞(名稱為ASW的藍色泡泡)的冰河則是唯一質量有增加的。圖片來源：Michael Zemp

臨終之際：目睹6600萬年前消滅恐龍的隕石撞擊

臨終之際：目睹6600萬年前消滅恐龍的隕石撞擊

By Robert Sanders

整起滅亡事件的序幕是地面開始劇烈震動，當時包含北達科他州的北美大陸內海因而升起滔天巨浪。

6600萬年前的星體撞擊事件在一座內海產生了海嘯一般的巨浪，使得許多魚類、哺乳類、昆蟲和一隻恐龍因而喪生並被埋藏，成為地球最近一起大滅絕事件的首批罹難者。這處在撞擊一小時內發生的死亡現場在北達科塔州被挖掘出來，使其成為絕無僅有的化石場址。圖片來源：Robert DePalma

北極暖化，乾旱來襲

原文網址：http://www.uwyo.edu/uw/news/2019/03/uw-researcher-contributes-to-study-showing-arctic-warming-contributes-to-drought.html

北極暖化，乾旱來襲

距今10000年前冰河期結束後北極隨之暖化，造就了乾旱的完美條件。