アルケアン後期大気における水銀同位体の異常な分画

Anomalous fractionation of mercury isotopes in the Late Archean atmosphere.

• Aubrey L Zerkle
• Runsheng Yin
• Chaoyue Chen
• Xiangdong Li
• Gareth J Izon
• Stephen E Grasby

抄録

23億年前の大酸化現象で初めて大気中の酸素が蓄積されたとき、地球表面は劇的な変化を遂げたが、還元性初期大気の詳細な組成はよくわかっていない。ここでは、古大気化学の代理として水銀(Hg)安定同位体を開発し、25億年前の堆積岩から得られたHg同位体データを用いて、大酸化現象の直前の後期アルケアン大気の変化を調べた。これらの堆積物は、分子状酸素が存在しない状態での水銀の強い光化学的変化の証拠を保存している。さらに、これらの地球化学的記録とこれまでに発表されたマルチプロキシデータを組み合わせることで、メタンが地球初期の大気中で重要な役割を果たしていたことが明らかになった。

Earth's surface underwent a dramatic transition ~2.3 billion years ago when atmospheric oxygen first accumulated during the Great Oxidation Event, but the detailed composition of the reducing early atmosphere is not well known. Here we develop mercury (Hg) stable isotopes as a proxy for paleoatmospheric chemistry and use Hg isotope data from 2.5 billion-year-old sedimentary rocks to examine changes in the Late Archean atmosphere immediately prior to the Great Oxidation Event. These sediments preserve evidence of strong photochemical transformations of mercury in the absence of molecular oxygen. In addition, these geochemical records combined with previously published multi-proxy data support a vital role for methane in Earth's early atmosphere.