5.4亿年前，动物群的迅速发展永久性地改变了地球——深入到下地幔。苏黎世联邦理工学院（ETH）研究员安德里亚·朱利安尼（Andrea Giuliani）领导的一个团队在该地区的岩石中发现了这种发展的痕迹。
不难看出，地球内部的过程会影响地球表面发生的事情。例如，火山喷发可以形成火成岩并向大气释放气体，从而影响我们星球上的生物地球化学循环。
然而，事实并非如此：地球表面发生的事情会影响地球内部——甚至是深层。这是由苏黎世联邦理工学院地球科学系SNSF ambizione研究员安德里亚·朱利安尼领导的国际研究团队在《科学进步》杂志上发表的一项新研究的结论。根据这项研究，我们星球上生命的发展影响着地球下地幔的一部分。
在他们的研究中，研究人员研究了地球历史上不同时期被称为金伯利岩的稀有含金刚石火成岩。这些特殊的岩石是来自地幔最底层的“信使”。科学家们测量了这些特殊岩石大约150个样本中碳的同位素组成。他们发现，小于2.5亿年的年轻金伯利岩的成分与较老岩石的成分非常不同。在许多较年轻的样品中，碳同位素的组成超出了地幔岩石的预期范围。
研究人员认为，年轻金伯利岩成分的这种变化是寒武纪生命爆炸的决定性触发因素。这一相对较短的阶段——从地质学角度讲——发生在大约5.4亿年前的早寒武世的数千万年内。在这场剧烈的转变中，几乎所有现存的动物部落都首次出现在地球上。朱利安尼解释说：“海洋中生命形式的巨大增长已经决定性地改变了地球表面的状况。”。“这反过来会影响海底沉积物的组成。”
对于地球的下地幔来说，这种变化是相关的，因为海底的一些沉积物通过板块构造进入地幔，死亡生物的物质沉积在其中。沿着俯冲带，这些沉积物——以及下面的海洋地壳——被输送到深处。通过这种方式，作为有机物质储存在沉积物中的碳也会到达地幔。在那里，沉积物与来自地幔的其他岩石材料混合，经过一段时间后，据估计它们将在其他地方再次上升到地球表面——例如，以金伯利岩浆的形式。
值得注意的是，海洋沉积物的变化留下了如此深的痕迹，因为一般来说，只有少量沉积物沿着俯冲带输送到地幔深处。朱利安尼解释说：“这证实了地幔中的俯冲岩石物质并非均匀分布，而是沿着特定轨迹移动。”。
地球作为一个整体系统
除了碳，研究人员还检查了其他化学元素的同位素组成。例如，两种元素锶和铪显示出与碳相似的模式。朱利安尼说：“这意味着碳的特征不能用其他过程来解释，因为否则锶和铪的同位素就不会与碳的同位素相关联。”
这一新发现为进一步研究打开了大门。例如，磷或锌等元素受到生命出现的极大影响，也可以为地球表面的过程如何影响地球内部提供线索。“地球实际上是一个复杂的整体系统，”朱利安尼说。“现在我们想更多地了解这个系统。”