以前地球是什么世界之最(地球的早期历史:生命起

罗切斯特大学利用锆石晶体进行的一项研究发现，在地球上最初出现生命的时期，板块构造是不活跃的。相反，一个“停滞的盖子”机制正在运作，通过表面裂缝释放热量。这一发现挑战了板块构造对生命起源至关重要的传统信念，可能会重塑我们对其他星球上生命所需条件的理解。

板块构造学涉及地球表面大板块的水平运动和相互作用。新的研究表明，39亿年前的地球上并没有发生可移动的板块构造——这被认为是创造宜居星球所必需的。来源:罗切斯特大学插图/ Michael Osadci

科学家们利用一种叫做锆石的微小矿物晶体来研究数十亿年前的板块构造，进行了一次穿越回到过去的旅行，以解开地球早期历史的奥秘。这项研究揭示了地球早期存在的条件，揭示了地壳、地核和生命出现之间复杂的相互作用。

板块构造使地球内部的热量溢出地表，形成大陆和其他生命出现所必需的地质特征。，在罗切斯特大学地球与环境科学系任教的约翰·塔都诺(John Tarduno)说，“一直有一种假设，认为板块构造是生命所必需的。”但新的研究对这一假设提出了质疑。

塔都诺是小威廉·r·凯南(William R. Kenan, Jr.)地球物理学教授，他是《自然》(Nature)杂志上发表的一篇论文的主要作者，该论文研究了39亿年前的板块构造，科学家们认为，那时地球上出现了生命的最初痕迹。研究人员发现，在这段时间内，移动板块构造并没有发生。相反，他们发现，地球是通过所谓的“停滞的盖子”释放热量的。结果表明，虽然板块构造是维持地球上生命的关键因素，但它并不是生命起源于类地行星的必要条件。

塔都诺说:“我们发现，当生命最初被认为是起源的时候，并没有板块构造，而且在那之后的数亿年里也没有板块构造。”“我们的数据表明，当我们寻找有生命存在的系外行星时，这些行星不一定需要有板块构造。”

研究人员最初并不打算研究板块构造。

塔都诺说:“我们研究锆石的磁化，是因为我们在研究地球磁场。”

锆石是含有磁性颗粒的微小晶体，可以锁定锆石形成时地球的磁化强度。通过确定锆石的年代，研究人员可以建立一个追踪地球磁场发展的时间表。

地球磁场的强度和方向随着纬度的变化而变化。例如，目前的磁场在两极最强，在赤道最弱。有了锆石磁性的信息，科学家就可以推断出锆石形成的相对纬度。也就是说，如果地球动力的效率——产生磁场的过程——是恒定的，而磁场的强度在一段时间内是变化的，那么锆石形成的纬度也一定在变化。

塔都诺和他的团队发现了相反的情况:他们在南非研究的锆石表明，在大约39亿到34亿年前，磁场的强度没有改变，这意味着纬度也没有改变。

塔都诺说，因为板块构造包括不同大陆块的纬度变化，“板块构造运动很可能在这段时间内没有发生，地球一定有另一种方式来转移热量。”

进一步强化他们的发现，研究人员在西澳大利亚研究的锆石中发现了相同的模式。

塔都诺说:“我们并不是说锆石是在同一个大陆上形成的，但看起来它们是在同一个不变的纬度上形成的，这加强了我们的观点，即当时没有板块构造运动。”

地球是一个热机，板块构造最终是地球热量的释放。停滞的地壳构造——导致地球表面出现裂缝——是另一种让热量从地球内部逸出形成大陆和其他地质特征的方式。

板块构造学涉及地球表面大板块的水平运动和相互作用。塔都诺和他的同事们报告说，平均而言，在过去的6亿年里，板块在纬度上至少移动了8500公里(5280英里)。相反，停滞盖构造论描述了地球最外层如何表现得像一个停滞的盖，没有活跃的水平板块运动。相反，当行星内部冷却时，外层保持不变。源自地球内部深处的大量熔融物质会导致外层破裂。停滞的盖子构造在释放地幔热量方面不如板块构造有效，但它仍然可以导致大陆的形成。

塔都诺说:“早期的地球并不是一个表面万物寂的星球。“地球表面仍在发生着一些事情;我们的研究表明，它们不是通过板块构造发生的。我们至少有足够的地球化学循环由停滞的盖子过程提供，以产生适合生命起源的条件。”

塔都诺说，虽然地球是唯一已知的经历板块构造的行星，但其他行星，如金星，经历的是停滞的盖子构造。

他说:“人们倾向于认为，由于金星上发生的事情，停滞的盖子构造不会形成一个可居住的星球。”“金星不是一个非常适合居住的地方:它有令人窒息的二氧化碳大气和硫酸云。这是因为热量没有被有效地从地球表面带走。”

如果没有板块构造，地球可能也会遭遇类似的命运。虽然研究人员暗示，地球上的板块构造可能在34亿年后不久就开始了，但地质学界在具体日期上存在分歧。

塔都诺说:“我们认为，从长远来看，板块构造对于消除热量、产生磁场以及保持地球上的生命适宜居住是很重要的。”“，在一开始，以及10亿年之后，我们的数据表明，我们不需要板块构造。”