摘要
冥古宙，在全球范围的地幔融化之后1，2，3.预计这是一个动态时期，在此期间，地球经历了截然不同的条件。然而，地质记录表明，地球的表面环境在冥古宙中期就已经与现在相似了4，5．在什么样的条件下，恶劣的地表环境会变成适合居住的环境仍然不确定6．在这里，我们表明，由于岩浆海洋凝固而产生的具有小规模化学异质性的含水地幔是海洋形成的关键，板块构造的开始和温室气体的快速去除，这些都是在类地行星上创造宜居环境所必需的。当地幔潮湿且以高镁质辉石岩为主时，从大气中去除二氧化碳的速度预计将比焦石质均质地幔快十倍以上，并可在1.6亿年内完成。这种化学成分不均匀的地幔还会产生富含橄榄石的海洋地壳，橄榄石与海水反应并促进蛇纹岩化。因此，条件与失落城热液场相似7，8，9可能存在于冥古宙海底
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论文中提供了所有相关数据。再现结果的代码可在https://github.com/yoshi-miyazaki/Hadean-evolution/．吉布斯能量最小化代码可在https://github.com/yoshi-miyazaki/GibbsE-minimization/．源数据提供了这篇论文。
参考文献
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确认
这项工作由美国国家航空航天局根据合作协议编号80NSSC19M0069通过科学任务理事会和国家科学基金会根据EAR-1753916资助。这项工作还得到了耶鲁大学艺术与科学学院高性能计算中心的设施和工作人员的部分支持。Y.M.得到加州理工学院行星演化比较研究中心斯坦贝克博士后奖学金的支持。作者感谢N. Sleep和M. Hirschmann提供的建设性意见，这有助于大幅度提高稿件的准确性。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
Y.M.和J.K.设计了这项研究，讨论了结果，并撰写了手稿。Y.M.进行了计算。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有相互竞争的经济利益。
同行评审
同行评审信息
自然感谢Marc Hirschmann和Norman Sleep对这项工作的同行评审所做的贡献。同行评审报告是可用的。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
扩展数据图1化学非均质地幔的热结构与熔融部分等高线图。
一个- - - - - -c，地幔的熔体分数显示为两种成分:高镁辉石岩基体(一个)和富铁团(c)，以及高mg #基体固相中残留的水分(b)．利用流纹岩-熔体模型估算了高mg #基体和富铁团的熔体组分42．干(灰色固体)和湿(0.1 wt%;灰色虚线)绝热是在势温为1600°C时计算的，使用公式(17)．对于高mg#基质的湿绝热，考虑了两种熔化模式，即间歇式(虚线)和分数式(虚线)，对于后者，当熔化程度大于1%时，我们假设每上升0.1 GPa就有90%的熔体从地幔逃逸。逃离系统的熔体分数对完全脱水的厚度不敏感，在10%到99.9%之间的值将产生与图中预测的厚度在0.1 GPa以内的厚度。d，部分结晶作用下岩浆海洋凝固过程中及凝固后地幔成分结构示意图。地幔经历了全球范围的化学分层，在地表附近留下了富铁层。这种分层受到瑞利-泰勒(RT)不稳定性的影响，导致富铁材料呈滴状下降。这个周期对应于图。1．这些液滴在地幔中下沉时(左)会凝固，并与高mg #累积物混合。当表面变成流变固体时(图;1 b)，地幔将具有小尺度化学异质性，嵌在高mg #基质中(右)。
图3含碳酸盐岩稳定场的冥古宙俯冲地热。
P- - - - - -T路径计算假设倾角为45°使用模型的ref。79(见方法详情)。我们考虑(1)地幔势温为1350℃，板块年龄为10 Myr，速度为5 cm yr−1，地表温度为0℃(蓝色)，(2)板龄为10 Myr，速度为50 cm yr的势温为1600℃−1，表面温度为230℃(红色固体)，(3)板龄为100 Myr，速度为5 cm yr的潜在温度为1600℃−1，地表温度230°C(红色虚线)，分别代表当今的年轻板块、化学成分不均匀地幔的冥古岩板块和均质火质地幔的板块。P- - - - - -T由于板块的快速运动减缓了来自周围地幔的加热，非均质和均质地幔的路径是相似的。采用参考文献中的碳酸盐熔体固相。75(黑色虚点)，采用Theriak-Domino计算石英存在下菱镁矿的分解60(灰色虚线)。
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关于本文
引用本文
Miyazaki, Y.， Korenaga, J.一个潮湿的异质地幔在冥古宙创造了一个适宜居住的世界。自然603， 86-90(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-04371-9
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04371-9
这篇文章被引用
新太古代板块边界组合的发散性和收敛性是新太古代板块构造的标志
自然通讯(2022)
地球的梯度是板块构造和地震的引擎
新西门托之滨(2022)
