板塊構(gòu)造在地球的地質(zhì)演化中起著至關(guān)重要的作用。此外，許多科學(xué)家認為，地球的地質(zhì)活動可能在生命的進化中扮演了重要的角色，甚至對一個行星的宜居性來說是必不可少的。

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由于這個原因，科學(xué)家們長期以來一直在尋求確認地球表面是如何、以及何時從熔融的粘性巖石轉(zhuǎn)變?yōu)椴粩喔〕鏊娴墓腆w地殼的。

盡管地球科學(xué)家們盡了最大的努力，這仍然是關(guān)于地球的最大的未解問題之一。根據(jù)來自澳大利亞和美國的一個地質(zhì)學(xué)家團隊的一項新研究，這種轉(zhuǎn)變可能是由外星物體撞擊地球表面所引發(fā)的。

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這些結(jié)果可能對研究系外行星和尋找地外生命有重大意義。

為了進行研究，這個國際團隊考慮從地球之外來尋找構(gòu)造活動如何開始的可能解釋。正如該論文的主要作者、澳大利亞悉尼麥考瑞大學(xué)行星研究中心主任雷格·奧尼爾（Craig O'Neill）所說：

“我們更傾向的說法是地球作為一個孤立的系統(tǒng)，只有內(nèi)部過程重要。不過，我們越來越能夠看到太陽系動力學(xué)對研究地球運動的影響?！?/span>

根據(jù)最廣為接受的行星形成理論，大約在46億年前，地球由太陽星云的吸積物質(zhì)形成?；诮Ｑ芯恳约昂驮虑蜃矒舻谋容^，天文學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家推斷，地球在之后的數(shù)億年里經(jīng)歷了多次巨大撞擊。

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其中最顯著的一次被認為發(fā)生在大約1億年之后，并導(dǎo)致了地月系統(tǒng)的形成（又名：大碰撞假說)。盡管這些撞擊規(guī)模隨著時間的推移逐漸減小，但它們留下了以球狀層形式存在的證據(jù)——球狀顆粒是由巖石汽化和冷凝形成的。

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巴伯頓綠巖帶中的球狀體，位于南非卡普瓦爾克拉通。（洛/Lowe等人，2014年）

出于對研究的考慮，小組的目光轉(zhuǎn)向了在澳大利亞皮爾巴拉克拉頓和南非卡普瓦爾克拉頓發(fā)現(xiàn)的獨特的球狀層。這些巖床是大約32億年前地外天體強烈撞擊的結(jié)果——即太古宙時期(約40億至25億年前)。

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有趣的是，這與地質(zhì)記錄中出現(xiàn)的第一個板塊構(gòu)造的證據(jù)的時間差不多。奧尼爾和他的同事決定調(diào)查這一巧合是否有所關(guān)聯(lián)。奧尼爾解釋說:

“對早期地球的模擬研究表明，直徑超過300公里的巨大撞擊可能會在地幔中產(chǎn)生明顯的熱異常?！?/span>

奧尼爾和他的團隊認為，這些撞擊似乎改變了地幔的浮力，使得向上的力可以直接引起板塊構(gòu)造的變化。然而，追溯到太古代的少量證據(jù)表明，測量到的直徑小于100公里(62英里)的較小撞擊大多發(fā)生在這一時期。

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為了確定這種規(guī)模的撞擊是否足夠大和頻繁，以至于引發(fā)全球構(gòu)造活動，奧尼爾和他的團隊采取了雙管齊下的方法。一方面，他們利用現(xiàn)有技術(shù)獲取了更多的中太古代（約33億至29億年前）的撞擊記錄。

另一方面，他們開發(fā)了數(shù)值建模來模擬這些撞擊對地球巖石圈的熱效應(yīng)。

他們發(fā)現(xiàn)，在中太古代時期，100公里寬的撞擊物可能會使地殼受損。因為造成白堊紀-第三紀大滅絕(并導(dǎo)致恐龍滅絕)的?？颂K魯伯撞擊規(guī)模是70公里(43.5英里)，所以這也不足為奇。

奧尼爾和他的團隊得出結(jié)論，假設(shè)地球表面已經(jīng)做好了撞擊物俯沖的準備，此種撞擊就足以承受了。

按照奧尼爾的說法，如果當時地球巖石圈的厚度是均勻的，那么撞擊的影響將很小。但在中太古代，溫度降低導(dǎo)致地球的地幔在某些地方變厚，在另一些地方變薄。

如果撞擊發(fā)生在一個地幔較薄的地點，它可能會增加已經(jīng)由增薄過程造成的浮力差異，并觸發(fā)構(gòu)造活動。奧尼爾說:

“根據(jù)我們的發(fā)現(xiàn)成果，在板塊構(gòu)造被認為已經(jīng)開始的時期，撞擊歷史和構(gòu)造反應(yīng)之間存在著物理聯(lián)系。這些過程在今天是相當微不足道的，比如撞擊，或者小程度上的火山活動，但它們積極地推動了早期地球構(gòu)造系統(tǒng)的形成。通過審視這些過程所帶來的影響，我們可以著手去探索現(xiàn)代宜居地球是如何形成的?！?/span>

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地球的構(gòu)造斷層線（藍色）和火山活動帶（紅色）。 (zmescience.com)

這些結(jié)果可能會對地球科學(xué)和太陽系外行星的研究產(chǎn)生深遠的影響。

在地球上，許多重大的進展都可以追溯到中太古代，包括光合作用生物和大氣中氧氣的產(chǎn)生。因此，理解遠古年代的撞擊以及它們是如何影響陸地進化的，可以幫助我們研究更多的地球生命的起源。

同樣，了解地球上的地質(zhì)活動是如何開始的，可以幫助我們找到可能宜居的行星。

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迄今為止，絕大多數(shù)已知的類地系外行星被發(fā)現(xiàn)是“不流動的蓋行星”，因為在那里沒有板塊活動發(fā)生。如果宜居和不宜居之間的差異是外界撞擊能否觸發(fā)板塊的運動，搜索范圍將會縮小!

這項名為“撞擊對太古代時期板塊構(gòu)造的影響”的研究發(fā)表在科學(xué)期刊《地質(zhì)學(xué)》（Geology）上。

作者: MATT WILLIAMS

FY: Fallon湘

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