新的研究表明，地球的第一層地殼形成於 45 億年前，已經具有現代大陸所具有的化學特徵。這意味著大陸地殼的痕跡不需要板塊構造就能形成，從而顛覆了長期以來的理論。通過類比早期地球條件，科學家發現，地球早期的高溫和熔融環境自然形成了這些特徵。這一發現顛覆了我們對地球演化的理解，甚至可能影響我們對其他行星地殼形成的看法。

現代大陸岩石帶有地球歷史初期的化學特徵，挑戰了目前關於板塊構造的理論。圖片來源：麥考瑞大學莫裡斯·麥克倫南

一項新發現正在重塑科學家對地球早期歷史的理解，特別是大陸如何形成以及板塊構造何時開始。

在4月2日發表在《自然》雜誌上的一項研究中，研究人員發現，地球的第一個地殼形成於大約45億年前，其化學特徵已經與今天的大陸地殼相似。

這意味著在現代大陸上發現的獨特化學特徵可能從地球歷史一開始就存在。

該研究由麥考瑞大學科學與工程學院名譽教授西蒙·特納領導，研究人員來自澳大利亞、英國和法國的機構也參與其中。

特納教授說：“這一發現對於我們如何思考地球最早的歷史具有重大意義。科學家長期以來一直認為，板塊需要相互俯衝才能形成我們在大陸上看到的化學指紋。我們的研究表明，這種指紋存在於地球最初的地殼，即原地殼中——這意味著這些理論需要重新考慮。”

幾十年來，科學家一直試圖確定板塊構造何時開始，標誌著生命最早的進化。

俯衝帶（一個板塊滑入另一個板塊之下）形成的岩石具有顯著的化學特徵，即鈮元素含量較低。

科學家認為，找到最早的低鈮岩石的年齡是確定板塊構造開始時間的關鍵；但是，儘管一系列研究小組試圖追蹤這一點，但每項研究的結果卻極其不一致。

“我開始懷疑我們是否提出了正確的問題，”特納教授說。

他與六所大學的合作者一起創建了數學模型，類比了早期地球的狀況，當時地球的核心正在形成，熔岩海洋覆蓋著地球表面。研究小組的計算表明，原地殼——地球最早的地殼，形成於冥古代（45 億至 40 億年前）——會自然形成與當今大陸相同的化學特徵，而無需板塊構造來形成它們。

鈮和地球的化學指紋

該模型的初步結果顯示，在早期地球的還原條件下，鈮元素將變為親鐵元素，或被金屬吸引，並通過全球岩漿海沉入地球核心。

特納教授說：“我意識到早期核心的形成、高親鐵元素模式以及大陸地殼中觀察到的臭名昭著的負鈮異常之間可能存在聯繫。”

大陸地殼的獨特特徵與在核心形成之後、隕石轟擊早期地球之前從地幔中提取的物質的可能特徵相匹配——解決了為什麼無論年齡如何，幾乎所有大陸岩石中都會出現這種化學特徵的謎團。

特納教授說：“我們的研究表明，我們在大陸地殼中看到的化學特徵是在地球最早的時期形成的 - 無論當時地球表面的表現如何。由於隕石撞擊、地殼大塊剝落和板塊運動的開始，早期地殼被重塑，並含有更豐富的二氧化矽。”

第一層地殼可能分裂成碎片，在某些區域變得更厚，形成了大陸的初期。當這些碎片橫向移動時，它們之間的熔融岩漿形成了類似於我們今天在海底發現的地殼。早期的猛烈流星轟擊造成了地殼的大面積破壞和再迴圈。

板塊構造可能時斷時續地起作用，由流星撞擊引發，直到大約 38 億年前，隨著早期太陽系的混亂讓位於更有序的軌道，流星轟擊急劇減少。板塊構造隨後形成了一種連續、自我維持的模式。

特納教授說：“這一發現徹底改變了我們對地球最早地質過程的理解。這也為我們思考大陸如何在宇宙中其他岩石行星上形成提供了新的方式。”

編譯自/ScitechDaily