宾夕法尼亚州立大学的科学家们发现，数百万年前地下水的变化在矿物闪锌矿中形成了鲜艳的黄色和棕色交替层，这些变化与地球轨道上的运动相一致，这些运动在过去影响了气候。
研究人员说，这些发现为气候变化如何影响地球的降雨和地下水提供了新的证据，科学家们还没有很好地记录这一过程。
“这项研究表明，闪锌矿带可以用作地质历史中地下水的指纹，”宾夕法尼亚州立大学地球科学助理研究教授李明松说。“地下水对于了解全球海平面变化、化学风化和景观演变至关重要，这项研究提出了一种新思路，有助于识别地下水在地球系统中的作用。”
科学家们说，降水增加影响了美国中西部密西西比河谷矿区上部闪锌矿样品中的彩色条带。更多的降雨导致富含氧气的地下水流向矿物形成的深处，氧化增加导致黄色带较浅。干燥时间产生更深的棕色。
使用新的测年技术，科学家们发现这些沉积模式与地球轨道在数万至数十万年间的变化(被称为米兰科维奇天文周期)相对应。
科学家们说，这些周期是指地球轨道形状的变化及其自转倾斜度的变化，这些变化可能导致 2.99 亿至 2.52 亿年前闪锌矿形成期间更温暖、更潮湿的环境。
“我们正在做的是将矿石地球化学研究与我们从非常不同的研究中了解的天文周期相结合，”宾夕法尼亚州立大学杰出名誉教授休伯特巴恩斯说。“以前从来没有人尝试过。”
该研究建立在先前的工作基础上，该工作表明在现代爱荷华州、伊利诺伊州和威斯康星州形成矿床的热液流体始于阿巴拉契亚山脉的地下水。水被地热过程加热，并沿途吸收金属和溶质。
但在降水量大的时期，新的地下水源流到地表以下大约 3,000 英尺，携带着更高的氧气含量并与热液混合，在闪锌矿中形成不同颜色的带。
研究人员将来自威斯康星州的闪锌矿的灰度轮廓数字化，并使用可以检测样品中周期性信号的新计算机软件分析这些波段。他们在条带中发现了与米兰科维奇循环相关的明显频率峰值。
科学家们说，今天(11 月 12 日)发表在《地球化学透视快报》杂志上的结果可能有助于解释地球历史上当地球温度过高而无法结冰时海平面的变化。
地下水的变化会对海平面产生真正的影响。科学家们表示，如果今天所有的地下水都排入海洋，海平面将上升超过 180 英尺。
然而，科学家们表示，对数百到数千年时间尺度的长期全球平均海平面的预测通常不包括陆地蓄水的贡献。例如，政府间气候变化专门委员会认为陆地储水对海平面上升的贡献很小。
“这项研究开辟了一种新的方法来评估与全球水循环相关的地下水活动的气候控制，”李说。“这是显示古代地下水活动的第一个直接证据。”
