陨石撞击形成了地球的板块构造吗?

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陨石撞击形成了地球的板块构造吗?
麻省理工科技评论 77天前 0

77天前

到目前为止,地球是否具有移动的板块的问题一直悬而未决。
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到目前为止,地球是否具有移动的板块的问题一直悬而未决。

澳大利亚麦考瑞大学(Macquarie University)的一项研究表明,陨石撞击可能形成了地球的板块构造,并且增强了地球的磁场强度。该大学行星研究中心的 Craig O’Neil 对陨石撞击开展了研究,并将成果发表于《自然地球科学》,他解释了地球形成的前 5 亿年里发生了什么——这一时期被称为“冥古代”,更诗意的比喻是“地质黑暗时代”。

到目前为止,地球是否具有移动的板块的问题一直悬而未决,主要是因为早期的地壳几乎没有保留下来。一些科学家认为,地球早期构造比较活跃,41 亿年前的锆石晶体颗粒可以作为证据。然而,另一些人更相信地球化学的数据,地化数据分析表明地球形成过程中,被一个静止的“盖子”包裹着,活动的构造板块是后来出现的。直到最近,人们才逐渐接受“地球板块在太阳系内是独一无二的”这一观点。然而,2012 年加州大学洛杉矶分校科学家观察卫星图像发现,火星也经历过规模较小的板块运动。

不过,可以肯定地说,板块构造学说是地球的一种罕见的现象,这就引出了它是如何形成的这一问题。O’Neil 和他的同事们已经给出了一个可能的答案。他说:“研究结果表明,在地质历史时期,巨大的陨石撞击可能导致地球的固体外层(地壳)沿着海沟进入更深的地幔,这一过程被称为俯冲。”

“俯冲使得大面积的地壳进入地幔,导致地球表面地形地貌发生重大变化。”假设冥古代的陨石碰撞事件可以在太阳系其他行星上寻求证据,月球表面凹凸不平的现象,就可以间接证明陨石撞击。这一模型可能会解释地化数据的矛盾,使早期地球构造活动问题变得明朗。

“我们已经找到一些地质活动的证据,表明早期地球发生了俯冲运动。但是这与其他地球动力模拟对应效果不是很好”,O’Neil 补充道。“但是,如果我们把地球看作是演化早期太阳系的一部分,而不是孤立地研究地球,那么这就说得通了。”这一模型在地磁场研究中也得到了证实:在 40 亿年前,地球磁场的强度突然从一个低值上升到今天的高值。

研究团队认为,陨石的撞击会使寒冷的地壳向地核方向相对移动。这一过程将改变核心内部对流的强度,从而影响“地球极性"——围绕着地核的液态铁的导电层,进而产生磁场。“冥古代是太阳系内部一个非常重要的时期”, O’Neil 说,“研究表明,这一次小行星群中出现了巨大的扰动,会对地球产生巨大的影响。在这段时间内,大量的陨石撞击地球,加速了板块俯冲进程,这就解释了为什么在这一时期锆石数量突然增加,以及磁场强度变强。”

美国西南研究所的合作者 Simone Marchi 补充说:“这项研究提出了一个新的问题:数十亿年前陨石碰撞对地球和其他行星构造的形成到底起多大作用?研究表明,撞击和地球物理演化之间确实存在很强的联系,撞击能够显著地改变行星的演化。”

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