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中新社武漢10月9日電 (馬芙蓉 陳國雄)記者9日從中國地質(zhì)大學(武漢)獲悉，該校聯(lián)合美國加州大學河濱分校、加拿大地調(diào)局等機構科研人員，利用深時地學大數(shù)據(jù)和機器學習技術，重建了高精度的地球大氣氧化歷史，據(jù)此表明行星內(nèi)部地質(zhì)過程可能對地表大氣氧化至關重要，并強調(diào)地內(nèi)與地表耦合的多層圈相互作用是地球大氣氧化過程的關鍵。相關成果于近日發(fā)表在《自然-通訊》上。

大氣氧化過程和機制是宜居星球形成的關鍵。早期地球大氣幾乎無氧，經(jīng)過至少兩次主要增氧事件后，才達到現(xiàn)今宜居的大氣氧氣水平。重建高精度大氣氧氣含量演化歷史，對于理解宜居地球形成與演化(包括生命、氣候、資源)具有重大意義。

“近幾十年來，先進的觀測、模擬及測試分析技術，使地球科學家獲得空前豐富多樣的數(shù)據(jù)資料。”論文通訊作者，中國科學院院士、中國地質(zhì)大學地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室主任成秋明介紹，大數(shù)據(jù)驅(qū)動與人工智能算法為揭示海量數(shù)據(jù)集隱含的復雜相關性、因果關系以及嵌套在相關關系中的因果機制等問題，提供了新方法。

在此基礎上，研究人員基于全球鎂鐵質(zhì)火成巖地球化學大數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)地幔巖漿成分長期演化與大氣氧化模式的耦合性，揭示了地幔巖漿演化帶來的營養(yǎng)元素、微量元素及還原性化學物質(zhì)等在調(diào)節(jié)早期氧氣來源與消耗平衡方面的關鍵作用。

進一步，研究人員利用機器學習，定量重建了40億年來大氣氧氣含量變化的高分辨率模式。重建的大氣氧氣演化曲線提供了地質(zhì)歷史時期更多的增氧去氧細節(jié)，并得到沉積物地球化學指標的佐證。

“長期以來，關于地球大氣氧化背后的驅(qū)動機制，學界存在地內(nèi)作用與表生作用之爭。”成秋明指出，團隊研究發(fā)現(xiàn)，大氣分階段氧化與地幔降溫、板塊構造啟動、超級大陸聚合及大火成巖省等極端地質(zhì)事件存在耦合性，這表明了地內(nèi)主導作用以及地內(nèi)與地表耦合的多層圈相互作用的不可或缺。

成秋明表示，上述發(fā)現(xiàn)強調(diào)了行星內(nèi)部地質(zhì)過程對地表和大氣環(huán)境的影響至關重要，“這啟發(fā)我們在尋找其他類地宜居星球時，應更好地理解行星內(nèi)部作用。”