行星通过什么力克服引力坍缩(板块运动始于小行星轰击)

当我们登上高山远眺,极目雄伟的群山和峡谷,心中一定会产生“山河壮美”的感受,并惊叹于造化的神工。

如果追根溯源,这些地表的壮丽景观其实都是拜地球的板块构造运动所赐。它也是造成今日地震、火山爆发的主因。此外,生命所必需的元素,也是通过板块运动才从地球内部逸出的。因此板块运动的历史,牵涉到地球原始生命最早出现的历史。

行星通过什么力克服引力坍缩(板块运动始于小行星轰击)(1)

板块运动如此重要,但这一过程始于何时,却没有人确切地知道。

这一过程显然不可能在地球诞生之初(距今45亿年前)就开始,那个时候地壳都还没形成呢。即使有了地壳,也要等地球内部冷却到一定程度才能启动。为什么呢?因为推动板块运动的是地幔物质的对流;在对流时,熔融态的岩浆靠粘力拖着板块一起运动。但我们知道,温度越高,岩浆的粘性越差(比如蜂蜜加热之后粘性下降),所以只有岩浆温度降到一定程度,粘力才大到足以拖动板块。这样一算的话,过去普遍认为,地球板块运动始于30亿年前。

但是,最近瑞士日内瓦大学的一位科学家提出,板块运动可能比我们想象的要早至少5亿年,促成时间提前的原因,竟然是小行星撞击。

板块运动比原先认为的要开始得早

为了追溯地球板块运动的起始时间,这位科学家调查了在地球历史的不同阶段存在的岩石类型。他专注于两类岩石上:一类是镁铁质岩石,这类岩石像玄武岩一样,通常是暗黑色的;另一类是长英质岩,这类岩石类似花岗岩,质地比较轻。这两类岩石常见于页岩(一种薄片状的岩石)中。它们都含有钛的各种同位素,只是同位素比例不同而已。根据这一点,可以推算出它们所在的页岩的年龄。

其中,长英质岩石的形成条件比较特殊,仅当高温有水的条件下,才能形成。一般仅当海底的两个板块相互挤压,一块俯冲到另一块下面时,在俯冲带上才具备这个条件。换句话说,长英质岩石正是板块运动的产物。

这位科学家通过考察距今35亿年的页岩,发现早在35亿年前,大陆地壳的55~60%就已经是由长英质岩石组成的了,这意味着大规模的板块运动至少在那之前就开始了。

行星通过什么力克服引力坍缩(板块运动始于小行星轰击)(2)

小行星撞击推动板块运动

可是前面说了,那个时候地球内部还太热,地幔物质的粘性还较差,似乎不足以拖动板块运动。那么,板块运动的动力来自何处呢?他提出一个大胆的猜测,是小行星撞击帮了大忙。

他建了一个计算模型,模拟不同大小的小行星与地球相撞,看看地壳和地球内部会发生什么。他发现,只要一次比较大的撞击,就可能在撞击地产生一条俯冲带,俯冲带可以持续活跃1000万年左右。

至于这条俯冲带是怎么形成的呢?这是比较好理解的:小行星猛烈撞到地壳,把撞击点的地壳击碎成几块,在小行星的冲击力和重力作用下,某块地壳俯冲到另一块的下面,于是就形成了俯冲带。

如果考虑到地球年轻的时候,曾经经受过很多小行星的狂轰滥炸,那么发生全球规模的板块运动也不是不可能。

此外,按这一设想,板块运动停停歇歇,可能启动过不止一次,因为在地球的历史上,密集的小行星撞击也是歇歇停停,不止发生过一次。直到地球内部冷却到一定程度,地幔物质足够粘稠,板块运动才不再需要借助小行星撞击,靠地球内部自己的力量就可以维持。

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