我們將地球的巖石外殼稱為巖石圈,主要分為兩個(gè)部分——海洋地殼和大陸地殼。海洋地殼很薄,由深色、致密的玄武巖組成,其中僅含有少量二氧化硅。而大陸地殼很厚,主要由花崗巖組成,花崗巖是一種顏色淺、富含二氧化硅的巖石,其密度比玄武巖要小。當(dāng)海洋地殼和陸地地殼相遇時(shí),密度大的海洋地殼會“俯沖”到下方,因此大陸得以“漂浮”在大洋之上。但是我們已經(jīng)知道,地球起初只有海洋地殼,最初的大陸地殼是如何出現(xiàn)的?
大陸起源于小行星撞擊?
大陸究竟是如何起源和發(fā)展的,科學(xué)家一直以來爭論不休。有些人認(rèn)為,劇烈的火山活動沖破部分海洋地殼,巖漿涌出,冷卻后沉積在海洋地殼之上,高聳的海洋地殼拱出海洋,海水退到低洼之地,陸地地殼就成型了。
許多海底高原形成于火山噴發(fā),太平洋海底的三大高原——卡瑞賓、安通爪哇和中太平洋海山群,都是因巖漿上涌而形成的。火山噴發(fā)物堆積成海底高原、山脈,露出水面的就是島嶼,如冰島和夏威夷島等。地質(zhì)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),形成海底高原所需的巖漿量與形成陸地高原的大致相當(dāng),也就是說,火山活動的力量足以構(gòu)建一個(gè)新島嶼乃至新大陸。
可是,也有新觀點(diǎn)認(rèn)為,地球內(nèi)部活動不足以構(gòu)造大陸,是來自地球外部的力量,比如小行星的撞擊,打破了原本的海洋地殼,大陸地殼隨后重組——就像共工撞倒不周山、女媧重補(bǔ)天洞。
科學(xué)家已經(jīng)能想象出這個(gè)新的“神話”故事:小行星撞擊在地球早期的歷史上比以前想象的要多得多,大約35億年前的一次巨大撞擊,炸掉了海洋地殼的一部分,熔融的巖漿從破損的地殼處向上滲出,形成了海底高原。高原底部的高溫導(dǎo)致了花崗巖的形成,由于密度更小,花崗巖只能“貼”到臨近的海洋地殼上,形成海洋地殼“增生”。緊接著,花崗巖隨著巖漿向上移動,露出水面,隨著時(shí)間的推移,大陸就這樣逐漸成形。
尋找小行星撞擊的證據(jù)
與海洋地殼相比,陸地地殼的硅含量更高,而這些硅很可能是小行星帶來的。南非的地球科學(xué)家研究了加拿大蘇德伯里火成巖復(fù)合體,這是地球上最大、最古老和保存最完好的撞擊構(gòu)造之一。18.5億年前,一場小行星撞擊砸破了地表,巖漿從破口處涌出,冷卻后形成了這個(gè)古老的火成巖復(fù)合體。科學(xué)家在其中發(fā)現(xiàn)了高達(dá)5000米厚的碳化硅過熱熔體片,元素測年法顯示,這些碳化硅是小行星撞擊產(chǎn)生的。這意味著,小行星的撞擊可以使地球的早期火成巖獲得更多的硅元素,硅的增加減少了巖石的密度,使地殼從海洋底部逐漸向地球表面移動。
澳大利亞的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)分析了保存著地球上最早大陸歷史的地方的數(shù)據(jù)——西澳大利亞古老地層中的鋯石。鋯石是一種熔點(diǎn)高達(dá)800℃的礦物,能在許多惡劣的條件下保持完整的形態(tài),地質(zhì)學(xué)家常用它來研究地球的歷史。研究團(tuán)隊(duì)收集了地層中的鋯石晶體,根據(jù)它們含有的放射性鈾衰變?yōu)殂U的速度計(jì)算了相應(yīng)地層的“年齡”,這塊地層大約形成于35億年前。
隨后,研究人員通過分析鋯石中的氧同位素尋找其發(fā)源地。地幔中的氧原子大部分是氧-18,而來自地殼的氧原子則主要是氧-16,因此通過比較氧同位素的比值,可以知道鋯石的來源。例如,有些鋯石中氧-18與氧-16的比值比海水中鋯石的相應(yīng)比值更高,則證明前者可能起源于遠(yuǎn)低于地球表面的地方,與海水中鋯石的相應(yīng)比值更接近的鋯石則是在更靠近地殼的地方形成的。分析結(jié)果使研究人員得出結(jié)論:這里的地層必定起源于靠近地殼的地方。這令撞擊形成論顯得更站得住腳,因?yàn)槿绻腔鹕交顒訃姵龅膸r漿組成了古老大陸地殼,其所包含的鋯石應(yīng)該來自更深的地方。
在附近的地層中,科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了被稱為“撞擊小球”的小行星撞擊遺跡,來自小行星或彗星的能量使地殼中的巖石物質(zhì)蒸發(fā),冷卻后重新凝固在巖層中就會形成這些玻璃狀、沙子大小的顆粒。這些撞擊小球的年齡與鋯石的年齡相同,這進(jìn)一步表明,小行星撞擊與大陸地殼的形成可能發(fā)生在同一時(shí)間。
小行星是否真的撞出了新大陸?現(xiàn)在還不好下定論。好在,地球上還有一些記載著遠(yuǎn)古歷史的古代大陸碎片,它們散落于澳大利亞其他地區(qū)以及加拿大和南非等地。未來,科學(xué)家也許可以從中窺得真相。
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