古老石英中的地幔运动与大气流失痕迹

地球早期的地幔脱气和大气逃逸是塑造早期地球的两个关键过程，但具体细节尚不明确。建模显示，大气中的20Ne/22Ne同位素比值对地质时间尺度上太阳型氖的地幔脱气非常敏感；而在大氧化事件之前，大气逃逸会逐渐耗尽大气中的氙，留下同位素印记，但远古大气中氙的含量一直不为人知。

本研究分析了太古代热液石英流体包裹体中的惰性气体。结果显示，约27亿年前（2.7 Ga）地球大气的20Ne/22Ne比值已接近现代水平，这意味着地球历史前17亿年期间发生了强烈的地幔脱气，其强度是现今的千倍。此外，研究还测定出太古代大气的氙/氪（Xe/Kr）比值为现代的2.3倍，这与氙通过大气逃逸随时间逐渐减少的模型相符。

该研究通过分析南非 Barberton 绿岩带（33亿年前）和澳大利亚 Fortescue 群（27亿年前）的热液石英流体包裹体，重建了大气氖同位素比值和氙含量的演化历史。氖同位素数据揭示了早期地幔的强烈脱气活动，而氙/氪比值则为大气逃逸导致氙逐渐耗尽提供了直接证据，为理解地球早期地幔动力学和大气演化的协同过程提供了重要的地球化学约束。