困在古代岩石中的海水成为探索过去海洋化学的窗口

　　通过使用先进的显微镜和成像技术来研究被困在古代矿物中的微小液体袋，科学家们对海水如何随时间变化以及它们在未来可能如何变化获得了新的见解。这项研究以密封了3.9亿年的海水小样本为中心，不仅可以为气候科学领域提供信息，而且为安全储存氢气作为一种清洁能源开辟了新的可能性。
　　这一突破实际上是偶然发生的，来自美国和加拿大的一个研究小组最初研究砷从一种叫做黄铁矿的矿物中浸出的方式。这些也被描述为framboids，源于法语中的覆盆子一词，因为它们在显微镜下与水果很相似。这种仔细的检查使研究小组在他们的样品中发现了微小的缺陷，这些缺陷被证明是小气泡，就像你可能看到的被困在矿石中的小气泡。
　　该研究的第一作者、美国能源部西北太平洋国家实验室的科学家桑德拉·泰勒说：＂我们首先通过电子显微镜观察这些样品，我们看到框架内的这些迷你气泡或迷你特征，想知道它们是什么。＂研究小组转而利用各种工具来寻找一些答案，包括质谱仪和原子探针断层扫描，使他们能够研究气泡的纳米级特征，并将液体的化学特征汇总起来。这标志着这种类型的化学分析向前迈进了一步，研究小组能够确认该气泡含有海水，其盐分具有某种特征。
　　＂我们发现我们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，例如远古时期的海水化学成分，＂泰勒说。
　　这项分析证实，被锁在黄铁矿内3.9亿年的水与它的来源地区的古代内陆海的化学成分相匹配。这个位于纽约州北部的水体从今天的密歇根州延伸到加拿大的安大略省，并且有巨大的珊瑚礁和皮卡大小的板足鲎。
　　因此，这些发现验证了该团队准确描述这些类型的古代水泡的内容的技术，这可能有助于填补地质记录中的大量空白。矿藏可以帮助科学家计算历史上的温度或海洋的其他特征，但有些矿藏比其他矿藏来得更容易。黄铁矿的相对丰度让科学家们在填补重要细节时感到乐观。
　　＂我们利用矿藏来估计古代海洋的温度，＂多伦多大学的地质学家Daniel Gregory说，他是研究的领导者之一。＂来自被困海水的盐矿床（光卤石）在岩石记录中相对罕见，因此记录中缺少数百万年，我们目前所知道的是基于发现有光卤石的几个地方。用这种技术取样可以打开数百万年的地质记录，并导致对气候变化的新认识。＂
　　科学家们说，除了推动气候科学领域的发展，这项研究还为新技术奠定了基础，这些技术可以将氢气或其他气体安全地储存在地质库当中。构成氢气的微小轻质分子使其成为一种极其难以储存的气体，并且是其作为一种能源被广泛采用的真正障碍，但是对其与岩石的相互作用的详细了解可能带来对这一问题的新解决方案。
　　泰勒说：＂氢气正在被探索为各种能源应用的低碳燃料来源。这需要能够安全地检索和储存地下地质储层中的大量氢气。因此，了解氢气如何与岩石相互作用是很重要的。原子探针断层扫描是为数不多的技术之一，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，我们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。＂
　　这项研究发表在《地球和行星科学通讯》杂志上。