研究認(rèn)為地球生命的出現(xiàn)并不需要板塊構(gòu)造

2025-12-08 13:16:52 分類：探索 閱讀(37115)

板塊構(gòu)造涉及地球表面大板塊的水平運(yùn)動和相互作用。新的地球的出研究表明，39億年前，生命地球上沒有發(fā)生移動板塊構(gòu)造——被認(rèn)為是現(xiàn)并創(chuàng)造宜居星球的必要條件。鳴謝:羅徹斯特大學(xué)插圖/邁克爾·奧薩西
（神秘的不需板塊地球uux.cn）據(jù)羅徹斯特大學(xué)（林賽·瓦里奇）：科學(xué)家們通過使用被稱為鋯石的微小礦物晶體來研究數(shù)十億年前的板塊構(gòu)造，進(jìn)行了一次時光倒流之旅，構(gòu)造以揭開地球早期歷史的研究神秘面紗。這項研究揭示了早期地球的地球的出狀況，揭示了地殼、生命地核和生命出現(xiàn)之間復(fù)雜的現(xiàn)并相互作用。
板塊構(gòu)造讓熱量從地球內(nèi)部逃逸到地表，不需板塊形成了生命出現(xiàn)所必需的構(gòu)造大陸和其他地質(zhì)特征。因此，研究羅切斯特大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)系教師約翰·塔爾杜諾說:“一直以來，地球的出人們都假設(shè)板塊構(gòu)造對生命是生命必要的。”。但是新的研究對這一假設(shè)提出了質(zhì)疑。
小威廉·r·凱南(William r . Kenan Jr .)地球物理學(xué)教授塔爾杜諾(Tarduno)是發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上的一篇論文的主要作者，該論文研究了39億年前的板塊構(gòu)造，當(dāng)時科學(xué)家認(rèn)為地球上出現(xiàn)了第一批生命跡象。
研究人員發(fā)現(xiàn)，移動板塊構(gòu)造在這段時間沒有發(fā)生。相反，他們發(fā)現(xiàn)，地球是通過一種被稱為停滯的蓋子狀態(tài)來釋放熱量的。結(jié)果表明，盡管板塊構(gòu)造是維持地球生命的關(guān)鍵因素，但它不是生命起源于類地行星的必要條件。
“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生命首次被認(rèn)為起源時，沒有板塊構(gòu)造，并且在其后的幾億年里也沒有板塊構(gòu)造，”Tarduno說。“我們的數(shù)據(jù)表明，當(dāng)我們尋找孕育生命的系外行星時，這些行星不一定需要板塊構(gòu)造。”
鋯石研究的意外轉(zhuǎn)折
研究人員最初并沒有著手研究板塊構(gòu)造。
“我們正在研究鋯石的磁化，因為我們正在研究地球的磁場，”塔爾杜諾說。
鋯石是含有磁性顆粒的微小晶體，可以在鋯石形成時鎖定地球的磁化強(qiáng)度。通過測定鋯石的年代，研究人員可以構(gòu)建一個追蹤地球磁場發(fā)展的時間線。
地球磁場的強(qiáng)度和方向隨著緯度的變化而變化。例如，目前的磁場在兩極最強(qiáng)，在赤道最弱。有了鋯石磁性的信息，科學(xué)家可以推斷出鋯石形成的相對緯度。也就是說，如果地球發(fā)電機(jī)(產(chǎn)生磁場的過程)的效率不變，而磁場強(qiáng)度在一段時間內(nèi)不斷變化，那么形成鋯石的緯度也一定在變化。
但Tarduno和他的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了相反的情況:他們研究的南非鋯石表明，在大約39億至34億年前的時期，磁場的強(qiáng)度沒有變化，這意味著緯度也沒有變化。
因為板塊構(gòu)造包括各種大陸塊的緯度變化，Tarduno說，“板塊構(gòu)造運(yùn)動可能不會在這段時間發(fā)生，肯定有另一種方式地球消除熱量。”
進(jìn)一步加強(qiáng)了他們的發(fā)現(xiàn)，研究人員在他們研究的西澳大利亞鋯石中發(fā)現(xiàn)了相同的模式。
“我們并不是說鋯石形成于同一個大陸，但看起來它們形成于相同的不變緯度，這加強(qiáng)了我們的論點(diǎn)，即當(dāng)時沒有發(fā)生板塊構(gòu)造運(yùn)動，”塔爾杜諾說。
停滯蓋構(gòu)造:板塊構(gòu)造的替代物
地球是熱機(jī)，板塊構(gòu)造最終是地球釋放熱量。但是停滯的蓋子構(gòu)造——導(dǎo)致地球表面的裂縫——是另一種允許熱量從地球內(nèi)部逸出以形成大陸和其他地質(zhì)特征的方式。
板塊構(gòu)造涉及地球表面大板塊的水平運(yùn)動和相互作用。Tarduno和他的同事報告說，平均來說，過去6億年的板塊在緯度上移動了至少8500公里(5280英里)。相比之下，停滯的蓋子構(gòu)造描述了地球最外層如何表現(xiàn)得像一個停滯的蓋子，沒有活躍的水平板塊運(yùn)動。
相反，當(dāng)行星內(nèi)部冷卻時，外層保持不變。源自地球內(nèi)部深處的大量熔融物質(zhì)會導(dǎo)致外層破裂。在從地球的地幔釋放熱量方面，停滯的蓋子構(gòu)造不如板塊構(gòu)造有效，但它仍然可以導(dǎo)致大陸的形成。
“早期的地球并不是一個表面萬物都死寂的星球，”塔爾杜諾說。“地球表面的事情仍在發(fā)生；我們的研究表明它們不是通過板塊構(gòu)造發(fā)生的。停滯的lid過程至少提供了足夠的地球化學(xué)循環(huán)，產(chǎn)生了適合生命起源的條件。”
維持一個可居住的星球
塔爾杜諾說，雖然地球是唯一已知的經(jīng)歷板塊構(gòu)造的行星，但其他行星，如金星，經(jīng)歷停滯的蓋子構(gòu)造。
“由于金星上正在發(fā)生的事情，人們傾向于認(rèn)為停滯的蓋子構(gòu)造不會建造一個可居住的星球，”他說。“金星不是一個非常適合居住的地方:它有令人窒息的二氧化碳大氣層和硫酸云。這是因為熱量沒有被有效地從地球表面帶走。”
如果沒有板塊構(gòu)造，地球可能會遭遇類似的命運(yùn)。雖然研究人員暗示，板塊構(gòu)造可能在34億年后不久就在地球上開始了，但地質(zhì)學(xué)界對具體日期存在分歧。
“我們認(rèn)為，從長遠(yuǎn)來看，板塊構(gòu)造對于消除熱量、產(chǎn)生磁場以及保持我們星球上的生物適宜居住非常重要，”塔爾杜諾說。“但是，在最初，以及十億年后，我們的數(shù)據(jù)表明我們不需要板塊構(gòu)造。”