地球歷史上有幾個關鍵時刻，可以讓科學家更加深入地瞭解生物如何適應環境裡物理化學條件的變化，進而幫助他們回答這道問題：「人類如何走到現在這一步？」而這些時刻也闡明了下一個問題：「我們的未來會是什麼樣子？」。其中一個發生在20幾億年前，對演化產生了深遠的影響，稱為「大氧化事件」(Great
Oxidation Event，GOE)。它標記了人類以及其他許多生命形式不可或缺的氣體，也就是光合作用產生的氧氣首次在大氣中累積到一定程度的時間。
研究團隊從南非採來進行這項研究的沉積岩。圖片來源：Benjamin Uveges
原文網址：https://phys.org/news/2025-05-ancient-el-nio-patterns-hint.html
澳洲蒙納許大學主持的研究引起科學家重新思考聖嬰—南方震盪系統(ENSO)在過去是如何演變，以及目前持續變遷的氣候未來可能會讓它出現什麼樣的反應。
原文網址：https://www.uni-goettingen.de/en/3240.html?id=7808
地球上儲存最多黃金的場所並不是看管在諾科斯堡內部的美國金庫。事實上，它們隱藏在地下，而且遠遠超出一般人所能想到的深度。地球的黃金以及其他貴金屬有超過99.999%埋藏在3000公里厚的堅硬岩層之下，保存在地球的金屬核心當中，非人類所能企及。但最近，哥廷根大學的研究人員在夏威夷群島的火山岩中發現了貴金屬釕(Ru)留下的痕跡，並且確定其根源為地核。此發現發表在期刊《自然》(Nature)。
黃金並不像一般人所想的如此稀有。問題是地球超過99.999%的黃金與其他貴金屬被封存在地下大約3000公里處，也就是地核內部，遠遠不是人類可以到達的地方。圖片來源：Wikipedia/Slav4|Ariel Palmon
原文網址：https://www.earth.ox.ac.uk/article/scientists-define-ingredients-finding-natural-clean-hydrogen
牛津大學、杜倫大學、多倫多大學的研究人員詳細列出需要哪些地質條件，才能在我們腳下找到乾淨的天然氫氣來源。此研究詳述地球本身在地質時間當中產生的天然氫氣，需要什麼條件才會累積在地殼內部，而他們也確認具備這些要素的地質環境廣泛分布在世界各地。此發現今日發表在期刊《自然評論—地球與環境》(Nature
Reviews Earth & Environment)，它提供了一個方向來解決氫氣供應的難題，這有助於業界尋找並開採天然氫氣來滿足全世界的需求，進而達成減少使用碳氫化合物的目標。
美國蒙大拿州一口廢棄的水井。測量溶解在地下水的氣體或許能幫助我們發現天然氫氣。圖片來源：Chris Ballentine
原文網址：https://cmns.umd.edu/news-events/news/researchers-solve-one-earths-ancient-volcanic-mysteries
新研究追查距今1億2000萬年前發生的「超級火山爆發」其源頭為何，結果讓我們對於地球複雜的地質歷史有了新的觀點。
由馬里蘭大學與夏威夷大學領導的地質學家團隊串連了逐條線索，終於找出地球歷史上規模最大的火山噴發之一其源頭來自太平洋的深處。
Val Finlayson (左)與Paulo Galvan在2013年的研究航次中從深海取得的岩石樣品。 圖片來源：Val Finlayson.
By Daniel Strain
根據科羅拉多大學波德分校的科學家發表的新研究，大約在距今10000年前末次冰期即將落幕之際，北美大陸的漂移速度以及大西洋的擴張速度可能曾經短暫提升——而融化的冰河在這其中助了一臂之力。
地球表面之下的騷動或許讓人覺得像是另一個世界發生的事情，但這些活動卻可以幫助陸塊形成，進而決定海洋環流、氣候模式，甚至是動物的行動與演化。事實上，科學家相信數百萬年前一道從地函往上湧的高溫岩石柱，可能在人類的演化史中具有重要的地位。
一群正在渡河的大象，攝於波札那的喬貝國家公園。圖片來源：Getty Images
最新發表的研究指出許久以前的構造活動在海洋板塊內部造成的岩石成分異常，會影響其沉入地函時的速度與軌跡。
本研究區域的構造背景與用到的地震站。圖片來源:
Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08754-0
地函過渡帶(mantle
transition zone, MTZ)位於地下410到660公里處，這個重要區域是物質進入地函深處的必經通道。地函過渡帶分佈著一些成分為玄武岩質的大型區域，它們會造成隱沒板塊(滑到另一個板塊下方的板塊)經過這裡時減速或停止下來，而不是直接沉到下部地函。雖然之前已經在地函過渡帶看到玄武岩質的儲集區域，但它們的起源卻還是不太清楚。
由南安普敦大學的研究人員(現在任職於伍茲霍爾海洋研究所)主持的國際地震學家團隊，提出了證據顯示他們找到一塊非常厚的地函過渡帶，其只能以該區域含有許多玄武岩質的成分來解釋。這項發現意謂在某些區域，整個海洋隱沒板塊(約100公里厚)都帶有大量玄武岩質的材料。
這篇發表於期刊《自然》(Nature)的發現讓我們對於板塊的隱沒作用有更多理解。此作用能把地表的物質和揮發性元素回收到地球內部深處，使得地球數十億年來可以維持氣候的長期穩定性、大氣成分的平衡以及生命的適居性。
這項突破性的研究是VoiLA(Volatiles
in the Lesser Antilles，小安地列斯群島的揮發性元素)計畫的一部分，執行此計畫的團隊在小安地列斯群島的海床裝設了34具地震儀。
「這是首次在大西洋的隱沒帶進行的大規模海底地震實驗，」Catherine
Rychert博士表示。她之前是南安普敦大學的副教授，現在則任職於伍茲霍爾海洋研究所。「我們並沒有預料到會在安地列斯群島下方發現厚度異常、約有330公里的地函過渡帶，這讓我們感到相當驚訝。在全世界觀察過的過渡帶中，這種厚度也是名列前茅。雖然加勒比海本來就因為陽光與沙灘而富有盛名，但它在板塊構造學的領域現在又有了新的名號。」
「板塊具有某種『記憶』並影響到它驅動地函對流以及把物質攪回地球內部的方式，這種想法實在是很瘋狂，」Nick Harmon博士表示。他之前是南安普敦大學的副教授，現在任職於伍茲霍爾海洋研究所。
主要作者Xusong
Yang之前是南安普敦大學的訪問學者，現在任職於邁阿密大學。他強調：「我們不能忽視傳承在隱沒海洋板塊內部的組成不均，這種性質可能對它進入地球內部之後最終的命運會是如何有相當大的影響。」
主持這項實驗的為之前任職於南安普敦大學的Kate
Rychert博士Nick
Harmon博士、倫敦帝國學院的Saskia
Goes教授、卡爾斯魯爾理工學院的Andreas
Reitbrock教授。經費來自NERC(英國自然環境研究委員會)與ERC(歐洲研究院)。
Sink or Swim: the
fate of sinking tectonic plates depends on their ancient tectonic histories
Newly published research has revealed
that compositional rock anomalies within oceanic plates caused by ancient
tectonics influence the trajectory and speed of the plates as they plunge deep
into Earth’s mantle.
Between depths of 410 and 660 kilometers lies the
mantle transition zone (MTZ), a critical region acting as a gateway for
materials entering Earth's deeper mantle. Large distributions of basalt rock
compositions within the MTZ can cause subducting plates—ones that slide beneath
other—to slow and/or stagnate within this zone, instead of descending directly
into the lower mantle. Although basalt reservoirs have previously been
discovered in the MTZ, their origins have remained unclear.
An international team of seismologists led by the
University of Southampton (and now at the Woods Hole Oceanographic Institution)
has provided evidence of an extremely thick MTZ, which can only be explained by
a large basaltic rock composition, suggesting that, in certain regions, entire
oceanic slabs—approximately 100 kilometers thick—can possess significant
basaltic material.
The findings, published in the journal Nature, provide a greater understanding
of plate subduction, which recycles surface materials and volatile elements
deep into the Earth's interior, sustaining long-term climate stability,
atmospheric balance, and the habitability of our planet over billions of years.
This groundbreaking research is part of the VoiLA
(Volatiles in the Lesser Antilles) project, in which the team deployed 34
seismometers on the ocean floor beneath the Lesser Antilles.
"This is the first large scale ocean bottom
seismic experiment conducted at an Atlantic subduction zone," said Dr.
Catherine Rychert, formerly an Associate Professor at the University of
Southampton and currently at the Woods Hole Oceanographic Institution. "We
were very surprised to find an unexpected and exceptionally thick—approximately
330 kilometers—mantle transition zone beneath the Antilles, which makes it one
of the thickest transition zones observed worldwide. Although the Caribbean is
well-known for its sunshine and beaches, it now has a new claim to fame in the
world of plate tectonics."
“It’s wild to think that in some ways tectonic plates
have a ‘memory’ and that affects the way the plates drive mantle convection and
mix material back into the Earth,” said Dr. Nick Harmon, formerly an Associate
Professor at the University of Southampton and currently at the Woods Hole
Oceanographic Institution.
Lead author, Dr. Xusong Yang, a former visiting
scholar at the University of Southampton and currently at University of Miami,
emphasized, "We cannot overlook the inherited compositional heterogeneity
of subducting oceanic slabs. It may greatly influence their ultimate fate in Earth's
deep interior.”
Dr. Kate Rychert and Dr. Nick Harmon, formerly of the
University of Southampton, Professor Saskia Goes from Imperial College London,
and Professor Andreas Reitbrock from Karlsruhe Institute of Technology, led the
experiment. The experiment was funded by NERC (Natural Environment Research
Council, UK) and the ERC (European Research Council).
原始論文：Xusong Yang,
Yujiang Xie, Catherine A. Rychert, Nicholas Harmon, Saskia Goes, Andreas
Rietbrock, Lloyd Lynch, Colin G. Macpherson, Jeroen Van Hunen, Jon Davidson,
Marjorie Wilson, Robert Allen, Jenny Collier, Jamie J. Wilkinson, Timothy J.
Henstock, John-Michael Kendall, Jonathan D. Blundy, Joan Latchman, Richard
Robertson. Seismic imaging of a basaltic Lesser Antilles slab from
ancient tectonics. Nature, 2025; DOI: 10.1038/s41586-025-08754-0
引用自：Woods Hole Oceanographic Institution.
"Sink or Swim: The fate of sinking tectonic plates depends on their
ancient tectonic histories."
原文網址：https://phys.org/news/2025-03-sea-ice-age-revealed-geological.html
距今11700年前末次冰期結束之後，全球海平面也隨之上升。新的地質數據讓科學家對於上升過程的速率與規模得到了更多見解，這些資訊在了解全球暖化對冰層以及海平面上升會有什麼影響的時候相當重要。
全球海平面會在未來100年快速上升，幅度可能超過1公尺。原因主要是溫室氣體的濃度增加(來源：IPCC)。北海地區的水下煤層顯示過去曾經有兩段時期也能看到此種速率：分別是在10,300年前與8,300年前。當時的冰層融化是末次冰期結束之後的快速暖化所導致。圖片來源：Deltares
原文網址：https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00396.html
一般認為自25億年前開始，能行光合作用的微生物以相對較快的速度增加之後，地球的大氣就一直含有豐富的氧氣。而某些前導事件，又稱為「短暫氧化事件」(whiff)可能為豐富氧氣的產生打開了門路。東京大學的研究人員參與在內的團隊提出了一種機制來解釋這些事件，他們的發現提出火山活動改變環境條件的程度足以使氧化加速，而短暫氧化事件就是此過程的體現。
數十億年前的生地化循環。地質上的不同腳色，包括火山、地表之下的地函、海洋與大氣之間的複雜交互作用網絡，形成了早期生命要讓大氣氧化所需的化學混和物。圖片來源：東京大學
原文網址：https://news.ucsb.edu/2025/021777/scientists-match-earths-ice-age-cycles-orbital-shifts
地球大約從250萬年前開始進入一連串冰河期與間冰期交替出現的時代，並在11700年前左右離開最近一次的冰河期。一項新的分析結果提出下次冰河期的開始時間預計會在一萬年後。
科學家表示地球本來會在大約一萬年後進入另一個冰河時代，但是人類排放的溫室氣體可能已經劇烈改變氣候的走向。圖片來源：Matt Perko
原文網址：https://www.leeds.ac.uk/main-index/news/article/5733/research-reveals-how-earth-got-its-ice-caps
新研究表示在地球的歷史當中，讓地球得以形成冰冠的低溫條件是偶發事件，需要許多複雜的作用在同一時間進行才能達成。
原文網址：https://www.uu.nl/en/news/subterranean-islands-strongholds-in-a-potentially-less-turbulent-world
在地函深處藏有兩座跟陸塊一樣龐大的巨大「島嶼」。由烏特勒支大學發表在《自然》(Nature)的新研究顯示，相較於周圍溫度較低的隱沒板塊墳場，這兩個區域不只較為高溫，而且年代勢必也相當古老——至少有五千萬年甚至更久。這些觀察結果牴觸了一項越來越多人質疑的理論：地函是均勻混和且快速流動的說法。「地函並不如一般想法中的容易流動。」
此圖表示了板塊的隱沒過程(藍色)以及從LLSVP升起的地函柱(紅色)。組成後者的礦物顆粒比隱沒板塊大非常多。圖片來源：Utrecht University
從德國黑森Herbstlabyrinth洞穴的一株石筍以及格陵蘭的冰芯這兩種自然界不同的氣候紀錄得出了時間一致的數據，使研究人員對於歐洲中部的急遽氣候變遷的發生年代有了新的認知。位於現今德國萊茵蘭—普法爾茨州的拉赫湖(Laacher
See)火山曾經發生過劇烈的噴發，而這項分析顯示噴發年代比之前推論的還早，因此不可能引發距今13000年前左右突然開始的低溫時期。由德國海德堡大學與美因茲大學的地球科學家進行的研究證實了這項發現。除了對拉赫湖火山噴發進行精確的定年之外，研究團隊也估計了它對氣候造成的衝擊。
德國黑森Breitscheid的Herbstlabyrinth洞穴裡的一株石筍使研究人員精準定出拉赫湖火山噴發的時間。圖片來源：Ingo Dorsten, Speleological Working Group Hessen e.V. (SAH)
原文網址：https://www.news.iastate.edu/news/2025/01/08/temperateice
當我們請Neal Iverson敘述最近發表於期刊《科學》(Science)有關冰川流動的研究論文時，他先介紹了兩則冰物理學的相關知識。
這張偏振光照片顯示了在愛荷華州立大學Neal Iverson的實驗室所進行的環剪儀實驗中，遭到變形的冰晶顆粒。實驗得出冰晶顆粒在過程中平均而言會變成三倍大，而且交界變得更加不規則。不同顏色代表的不同方位的顆粒。圖片來源：Neal Iverson
