地球的外壳裂开了，我们在碎片上漂流

作者：娜塔莉·安吉尔

板块构造理论是我们这个时代最伟大的科学进步之一，与达尔文的进化论和爱因斯坦的相对论齐名。地球的外壳被分解成巨大的拼图碎片或板块，它们都在一种由热而弱的岩石组成的传送带上滑行--这里从下面的地幔上升，那里又回到地幔--这种想法解释了我们地球的结构和行为：山脉和海洋峡谷，地震和火山，我们呼吸的空气的组成

然而，成功并不能保证避免中年危机，因此，在板块构造的基本机制首次被阐明半个世纪后，地质学家在对一个真正是他们专业基石的概念的理解上面临着令人惊讶的差距。他们正在争论整个活动板块系统到底是什么时候开始的。它几乎和行星本身一样古老--大约45亿年--还是年轻的10亿年，或者介于两者之间？

他们在问是什么导致贝壳首先裂开，以及地壳的勤劳循环是如何开始的。他们正在比较地球和它的姐妹行星金星。这两个世界的大小大致相同，由相似的岩石材料构成，但地球有板块构造，金星没有。科学家们想知道原因。

耶鲁大学的地球物理学家Jun Korenaga说：“在20世纪60年代和70年代，当人们提出板块构造的概念时，他们没有想到它在遥远的过去是什么样子的。”“人们忙于通过观察现状来证明板块构造，或者忙于将这一概念应用于自己领域的问题。起源问题是最近的一场辩论。“

研究人员还在探索板块构造与复杂生命演化之间的联系。偶然的大陆碰撞和山脉撞击很可能在生物发明的关键时刻提供了关键的养分，比如5亿年前传说中的寒武纪大爆发，当时现代生命形式的祖先出现了。

苏格兰圣安德鲁斯大学的地球化学家奥布里·泽克尔说：“地球深部过程和地球表面生物学之间的联系在过去没有被想得太清楚，但这种情况正在迅速改变。”Zerkle补充说，越来越明显的是，“你需要板块构造来维持生命”。“如果没有一种在地幔和地壳之间循环物质的方法，所有这些对生命至关重要的元素，如碳、氮、磷和氧，都会被绑在岩石中并留在那里。”

板块构造的起源和含义是最近一次会议的主题，也是皇家学会哲学会刊的主题。研究人员说，确定地球生动的地质阴谋何时以及如何产生，将不仅仅是充实我们对我们家园的理解。这些答案可以很好地指导我们寻找太阳系以外的生命和宜居行星。

德克萨斯大学达拉斯分校的地球科学家罗伯特·斯特恩认为，如果我们正在寻找另一个星球来殖民，我们希望避开那些有板块构造活动迹象的星球。在这些地方，生命可能已经进化到“单细胞或蠕虫阶段，我们不想为他们的星球与另一个技术文明战斗”。

“地球散热的一种相对良性的方式”

大陆不是固定的，而是在全球各地游历的想法可以追溯到几个世纪，当时地图制作者开始注意到各种陆地块的互补性--例如，南美洲东北部凸起的地方看起来似乎可以贴合在非洲西南海岸的杯状棕榈中。

但直到二十世纪中叶，“大陆漂移”的一般性概念才被转化为一个完整的理论，并有证据表明，有一个地下发动机驱动着这些大陆漂移。地质学家们确定，地球外层分为八九个大板块和五六个小板块，由相对较薄、密度较高的大洋板块和相对较厚、重量较轻的大陆板块组成。

在洋底的大裂隙中，从下地幔融化的岩石上升，增加了海洋板块。在地壳的其他断裂点，海洋板块正在向内收缩，或者俯冲，它们的质量被地幔的热肚子吞噬。高处的大陆板块同样受到下面岩浆活动的推挤，平均每年以1或2英寸的速度滑行，有时碰撞在一起形成喜马拉雅山链，或者在非洲大裂谷撕裂。

所有这些对流在地壳和地幔之间起泡和循环，这种创造性的破坏和部分重建--“构造”来自希腊语，意思是建造--是地球遵循热力学第二定律的方式。这一运动将地球自猛烈形成以来所储存的巨大内部热量抖落到寒冷的太空中。

虽然移动、摇摇欲坠的板块似乎天生就不可靠，是养家糊口的糟糕基础，但最终结果是惊人的稳定。澳大利亚莫纳什大学的地球科学家彼得·卡伍德说：“板块构造是地球热量流失的一种相对温和的方式。”“在局部地区，在地震和海啸中，你会得到灾难性的事件，”他补充道。“但这种机制允许地球总体上保持一个更稳定、更良性的环境.”