气候和地质科学新篇章：3.9亿年前的海水河谷被发现

这些发现可能会彻底改变气候科学，并协助确定安全储存氢气的地下位置，以获得无碳能源。

被困了几个世纪的古代内陆海的残余物终于被发现了。封存在现代北美的3.9亿年前的海水的意外发现，为了解海洋如何演变和适应不断变化的气候提供了新的见解。这项研究也有可能应用于作为无碳能源的氢气的安全地下储存和运输。

科学家们发现人类实际上可以从这些矿物特征中挖掘出有助于为地质研究提供信息，例如古代的海水化学。

古老的海洋；现代的工具

许多类型的矿物和宝石含有小块的被困液体。事实上，一些宝石因其内含的液体气泡吸引光线而受到珍视。这项研究的不同之处在于，科学家们能够利用先进的显微镜和化学分析，揭示出最微小的水袋内的东西。

研究结果证实，被困在岩石内的水符合古代内陆咸水海的化学特征，该咸水海曾经占据了美国纽约州北部，也就是岩石的发源地。在中泥盆纪时期，这个内陆海从今天的美国密歇根州延伸到加拿大的安大略省。它孕育了一个可以与澳大利亚大堡礁相媲美的珊瑚礁。像皮卡一样大小的海蝎子在水域中巡逻，那里有现在已经灭绝的生物，如三叶虫，以及最早的马蹄蟹的例子。

但最终，气候发生了变化，随着这种变化，大多数生物和海洋本身都消失了，只留下了嵌入沉积物中的化石遗迹，这些沉积物最终成为目前实验中使用的黄铁矿岩石样本。

古老的海水袋提供了一个新的线索来源，可以帮助我们更好地了解海洋如何受到气候变化的影响。一个合作研究小组发现了隐藏在美国纽约州北部黄铁矿中的纳米级海水袋。这项技术可以为气候科学开辟一个全新的篇章，并有可能帮助确定地下的位置，以安全地储存氢气作为无碳能源。

关于古代气候和气候变化的线索

科学家们利用岩石样本作为证据，拼凑出在漫长的地质时间跨度中气候是如何变化的。研究人员们利用矿藏来估计古代海洋的温度。但是在地质记录中，有用的例子相对较少。

在岩石记录中，来自被困海水的盐沉积物光卤石相对罕见，因此记录中缺少数百万年，科学家们目前所知道的是基于发现有光卤石的几个地方。相比之下，黄铁矿是随处可见的。用这种技术取样可以打开数百万年的地质记录，并导致对不断变化的气候的新认识。

海水的惊喜

研究小组在注意到这些微小的缺陷时，正试图了解另一个环境问题：从岩石中浸出的有毒的砷。科学家们将这些特殊的黄铁矿矿物的外观描述为framboids，该词源于法语中的覆盆子一词：因为它们在显微镜下看起来就像一簇簇的覆盆子片段。

研究人员首先通过电子显微镜观察这些样品，他们看到了这些微型气泡或框架体中的微型特征，并想知道它们是什么。

这些研究人员使用原子探针断层扫描和质谱的精确而敏感的检测技术，这些技术可以检测矿物中极少量的元素或杂质，研究小组发现，这些气泡确实含有水，其盐的化学成分与古代海洋的化学成分相符。

从古代海洋到现代能源储存

这些类型的研究也有可能为如何在地下安全储存氢气或其他气体提供有趣的见解。

氢气作为一种低碳燃料来源，正在被探索用于各种能源应用。这需要能够安全地检索和储存大量的氢气在地下地质储层。因此，了解氢气如何与岩石相互作用非常重要，原子探针断层扫描是为数不多的技术之一，研究人员不仅可以测量氢原子，而且可以实际看到它在矿物中的去向。这项研究表明，矿物中的微小缺陷可能是氢气的潜在陷阱。因此，通过使用这种技术，研究人员可以弄清楚在原子水平上发生了什么，然后这将有助于评估和优化地下储氢的策略。

另外，在《地球与行星科学通讯》上发表的一项新研究中，科学家们观察到了被困在一些岩石中的海水的小气泡。

正如研究人员们所指出的，这些气泡可能已经被困了大约3.9亿年。这样的发现也能够帮助科学家和其他爱好者了解更多关于海洋的演变以及这些水体如何适应气候变化的情况。

困在黄铁矿岩石中的小气泡

这样少量的液体代表着曾经盛产不同鱼类、三叶虫、氨虫和巨大海蝎的水体。虽然这些气泡不是有记载的最古老的水样，但科学家们认为它们可能是已经被检查过的最小的古代海洋的残留样本。

这些显眼的水泡被保存在美国纽约的一些黄铁矿的岩石中。它们是由一个研究小组发现的，该小组正在研究一个重要的环境问题：岩石如何浸出有毒的砷化物。

在观察过程中，研究人员注意到黄铁矿的晶体的球形形式存在一些缺陷，称为framboids。

科学家们检查了小气泡和framboids

美国能源部PNNL的研究人员桑德拉·泰勒（Sandra Taylor）指出，他们使用电子显微镜检查了这些样品。在这样做的时候，他们看到了框架体内部的小气泡和其他小特征。这引起了他们的好奇心。

正如研究人员桑德拉·泰勒（Sandra Taylor）所指出的那样，研究人员使用了质谱仪和原子探针断层扫描。他们部署了管理良好的激光脉冲和电子束来电离原子，并查看被困的气泡是否是盐水。他们还想检查这些样本是否与存在于该地区的古代海洋的化学和成分概况相匹配。

考虑到框状物沉积物的微小尺寸，研究人员还可以了解这些沉积物形成时的条件。

这些样品揭示了古代海洋的情况

大约4亿年前，在中泥盆纪时期，特定的古海应该从今天的美国密歇根州一直延伸到加拿大的安大略省。正如科学家们所指出的那样，该珊瑚礁的规模应该与澳大利亚的大堡礁相当，那里的马蹄蟹和三叶虫物种会很繁荣。

虽然宝石和矿物保持卡住流体的情况并不罕见，但它们很少被研究到纳米级。在大多数情况下，海洛因或岩盐是类似发现的必要条件。然而，科学家们展示了一种用于黄铁矿的相关方法，黄铁矿的数量更多。

随着科学家们继续研究矿藏，他们旨在更好地了解古代海洋是如何适应温度上升的。如果今天发生类似的情况，这样的发现应该能够提供指标。

他们还计划采用技术来进一步研究氢气与岩石的相互作用。在陆地以下的水库中安全地储存和回收大量的氢气是正在探索的低碳燃料来源的方法之一。