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從灼熱黏糊狀表面到今天的岩石星球,地球經歷了數億年的“轟炸”

簡介研究人員認為,這可能是一個觸發構造的過程,特別是在地球的外部已經處於“準備”俯衝進行板塊構造的時刻

地球表面的咖啡色是什麼

從灼熱黏糊狀表面到今天的岩石星球,地球經歷了數億年的“轟炸”

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數十億年前,地球上並不像今天這樣安寧。那時候地球表面溫度相當高,到處都是灼熱的糊狀表面。這種場景和現在的火山劇烈爆發後很相似,熔岩在陸地上翻滾流淌。古老的地球就像一個岩漿火爐,散發出可怕的高溫煙氣。這樣的場景絕非只是科幻片中的描述,而是在現實中曾經發生。

從灼熱黏糊狀表面到今天的岩石星球,地球經歷了數億年的“轟炸”

地球表面是如何從原始的高溫糊狀物演變成不斷被板塊構造重新覆蓋的岩石行星,以及這個漫長的過程是哪個時間段發生的,仍然是地球科學研究中最大的未知問題。11月26日發表在《地質學》上的一項新研究表明,這種地球表面構造的轉變實際上可能是由來自地球外的強烈轟炸所引發的。

麥格理大學,西南研究所和哈佛大學的科學家最新研究,透過建模模擬以及與月球撞擊研究的對比,表明在46億年前由原始的太陽星雲形成地球並經歷了吸積之後,地球上經歷的巨大撞擊持續了數億年。

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儘管這些事件已經隨著時間的推移逐漸減少, 研究小組在澳大利亞的皮爾巴拉克拉通(Pilbara Craton)和南非的卡瓦瓦爾克拉通(Kaapvaal craton)找到了地質構造的證據,它們是在外星撞擊時岩石汽化形成的獨特的圓形顆粒層。

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這些發現表明,地球在大約32億年前也就是太古宙時期,經歷了猛烈的轟炸, 它也是岩石記錄中首次出現板塊構造的跡象。這種巧合使得麥格理大學的克雷格·奧尼爾博士和同事們懷疑這些情況是否可能存在相關關係。

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皮爾巴拉克拉通是位於西澳大利亞皮爾巴拉的一個古老而穩定的大陸岩石圈。皮爾巴拉克拉通是地球上發現的僅有的兩個36億年至27億年前的原始太古代地殼之一,另外一個是南非的卡普瓦爾克拉通。這兩個地方可能曾經是瓦巴拉超大陸或烏爾大陸的一部分

過去科學家們傾向於認為地球是一個孤立的系統,而它的內部構造過程是重要的影響因素。現在他們們越來越多地發現太陽系動力學對地球行為的影響。

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對最早期地球進行的模型研究表明,非常大的撞擊,直徑超過300公里,可能會在地幔中產生顯著的熱異常。研究人員認為因此可能改變了地幔的浮力,足以形成上升流,可以直接驅動板塊構造運動。

然而在現實中,迄今為止來自太古宙的稀疏證據表明,在這段時間間隔內,發生了直徑小於100公里的較小撞擊。為了確定這些較小的碰撞是否仍然足夠大且足夠頻繁以引發全球構造,研究人員使用現有技術擴充套件了太古宙中期撞擊記錄,然後透過數值模擬來顯示這些撞擊對地幔的熱效應

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結果表明,在太古宙中期,100公里寬的撞擊能夠削弱地球最堅硬的最外層。研究人員認為,這可能是一個觸發構造的過程,特別是在地球的外部已經處於“準備”俯衝進行板塊構造的時刻。

構造板塊由地殼和地幔的最上部組成。下面是軟流圈,它是地殼板塊所處的溫暖、黏稠的岩石傳送帶。地球上共十五個構造板塊,共同塑造了我們今天所看到的景觀形狀。

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我們知道地震通常發生在構造板塊的邊界處,一個板塊低於另一個板塊,將另一塊板塊向上推擠,或者板塊邊緣相互摩擦。 地震極少發生在板塊中部,但是當遠低於地表的古老斷層或裂縫重新活動時,地震可能發生。與周圍的板塊相比,這些區域相對較弱,並且容易滑動並引起地震。

同理如果所有地方的岩石圈厚度都一樣的話,數十億年前的撞擊的影響未必有那麼大。但是在太古宙中期,地球已經冷卻到足以讓地幔在一些地方變厚,而在另一些地方變薄。該模型顯示,如果撞擊發生在這些差異顯著存在的區域,它將在一個浮力已經存在巨大反差的系統中製造一個弱點,並最終觸發現代構造過程。

經過歷時數億年的無數次的外部撞擊以及地質構造演變,終於形成了人類今天所居住的地球環境。大尺度的小行星撞擊地球事件現在極為罕見,而板塊引發的地震活動也相對較少,人類才得以在幾十萬年的時間裡繁衍生息壯大,人類文明也得到了蓬勃發展。

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