在一个没有碳基生命形式历史的类地行星上，会有石灰岩吗?

Question

我对石灰石的了解程度就像维基百科页面最上方所说的那样:

石灰石是一种沉积岩，主要由珊瑚、有孔虫和软体动物等海洋生物的骨骼碎片组成。它的主要物质是矿物方解石和文石，它们是不同晶体形式的碳酸钙(CaCO3)。

引起我好奇的是“主要”这个词……我不知道它的意思是“…的主要部分”所有石灰岩“是[生物体的骨骼碎片]”，或者它的意思是“石灰岩的一部分(在通常情况下)是[生物体的骨骼碎片]”。

用(对我来说)最普遍和最有趣的方式表达:

假设有一颗类地行星，拥有所有合适的成分(例如，大量的液态水，铁镍部分液态核心等)，除了一个例外——没有碳基生命形式的历史——我们会发现像我们今天在地球上一样大量的石灰岩吗?

Answer 1

我得说，是的。一旦生命在世界海洋中进化，绝大多数石灰岩的形成都是通过有机过程形成的。然而，在生命进化之前，石灰岩是通过无机过程形成的，雨水通过CO₂富氧大气反应形成弱碳酸溶液，然后与含钙矿物反应形成方解石。然后被冲进世界海洋，形成石灰岩沉积物。

从gsu.edu：

石灰石可以由无机或生化过程形成。

另一种无机来源的石灰石是鲕状石灰石，由称为鲕状的小球形颗粒形成的石灰石。

在一篇来自Stanford.edu：

碳酸解离形成氢离子，氢离子进入风化矿物的结构，而碳酸氢盐则沿着河流和溪流沉积为石灰岩和海洋沉积物中的其他矿物质。

因此，即使在一个没有碳基生命的世界里，如果有CO，石灰岩仍然可以形成₂大气、水(因此有雨水)和含钙的地壳沉积物。虽然斯坦福大学的论文是理论性的，但请注意，这并不意味着假设，而是(我相信)基于可靠的科学。

Answer 2

在一个没有碳基生命形式历史的类地行星上，会有石灰岩吗?

简短的回答:也许．

石灰石中的碳的形式是氧化碳:碳酸盐:CO_3.^{2 -}．这与有机碳不同，有机碳主要由碳氢(“碳氢化合物”)分子和化合物组成。

石灰石是一种沉积岩，主要由方解石或文石-碳酸钙组成。正如你提到的，碳酸钙来自于死去的海洋动物的壳。我要指出的是，如果你有一个星球上有碳基生命形式，但它们不会用碳酸钙形成壳，所以这种石灰岩形成的过程不会存在。

石灰石也可以通过化学方式形成。有碳酸钙溶解在海洋和湖泊。如果你把它们蒸发干燥，碳酸钙就会析出。碳酸钙的溶解度取决于pH值。如果这些水体酸性减弱(pH值上升)，碳酸钙的化学沉积物就会沉淀下来。

你知道你茶壶里的白色鳞片吗?这是碳酸钙。石灰岩。所以它可以在没有任何生命的情况下形成，只需要改变水的温度，这就改变了碳酸钙的溶解度。化学沉淀的“石灰石”的例子是凝灰岩而且石灰华．

如果我们冒险走出“沉积石灰石”，还有碳酸岩，这是由富含碳酸盐的岩浆结晶而成的火成岩。这在地球上是罕见的(我们只知道一个火山它会喷发出这种物质)，但在其他行星上可能更常见。这些岩石的风化作用可以产生合适的沉积岩。

Answer 3

沉积记录表明，地球上最早有大量的石灰石来自叠层石最后是有孔虫前寒武纪．在生命爆炸之后，主要有两个碳酸盐岩矿床:

-在海岸有强大的盆地沉积珊瑚礁．

-大型底栖沉积物有孔虫而且coccolithophoridae在海底

石灰石通常是那些骨骼碎片，在成岩作用中被CaCo3固化，但并不总是这样。在平静的环境中，泥岩可以形成，主要由藻类形成。另一个例外是结晶灰岩改变了它们的质地成岩作用和碎屑无法辨认，但这并不意味着CaCo3的来源不是有机的。

碳酸盐Dunham分类．图片来自:commons.wikimedia.org

还有一个例外，如前所述:鲕粒岩．鲕粒是围绕生物碎屑或碎屑的无机固结物。据我所知，这种结构是在海滩上形成的，这也多亏了藻类。

无论如何，一颗无生命的岩态行星可以在它的第一个岩浆阶段产生碳酸盐。这块石头叫做碳酸盐岩它是岩浆岩，不是沉积石灰岩。你可能会有一些分散的沉积沉积物水泥是碳酸钙。我觉得不太可能，但碳酸岩的侵蚀可能导致真正的石灰石。

有太大地上形成的石灰岩叫做湖泊和河流凝灰岩．

“最近已经证明，微生物诱导的降水可能比物理化学降水更重要。Pedley等人(2009)通过水槽实验表明，尽管过饱和，但除非存在生物膜，否则不会发生沉淀。”

来源:维基百科(见引用论文)

火星上也没有这种沉积物的证据．碳酸盐岩被发现，但主要是菱镁矿(MgCo3)，方解石的百分比很少。

所以，我可能是错的，但我对“大量”的回答是否定的，因为我知道，在一颗无生命的岩态行星上，很少有CaCO3沉积物可以通过热动力学形成。