大陸為什么會(huì)分成幾大板塊？

賈沖

地球表面的大陸板塊一直在不斷移動(dòng)，這種緩慢的過程重新塑造著地表構(gòu)造。這在太陽系里是獨(dú)一無二的。然而，關(guān)于板塊運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力，以及運(yùn)動(dòng)開始的時(shí)間，我們所知甚少。最近，一項(xiàng)新的研究可能會(huì)幫助我們解開這個(gè)謎題：地球表面在什么時(shí)間，以什么方式分離為板塊，然后開始了漫長(zhǎng)的漂移？

由于地表構(gòu)造的不斷循環(huán)和覆蓋，如今留下的地質(zhì)證據(jù)明顯不足，但地質(zhì)學(xué)家的確發(fā)現(xiàn)了一些線索。巖石圈板塊下沉到地幔的部分熔融產(chǎn)生了花崗巖。這種板塊鑲嵌產(chǎn)生的花崗巖里有一種質(zhì)地堅(jiān)硬的晶體——鋯石。古老鋯石的存在，讓地質(zhì)學(xué)家推測(cè)，大約在4 0億年前的某個(gè)時(shí)候，地殼上發(fā)生了斷斷續(xù)續(xù)的鑲嵌現(xiàn)象。其他可以證明這一現(xiàn)象的證據(jù)在地球的最深處——太平洋的馬里亞納海溝。太平洋板塊下沉到地幔，形成了馬里亞納海溝，這里包含有4 4億年前的古老熔巖，可能是地球上最早的鑲嵌地帶。

但是對(duì)古老巖石中花崗巖化學(xué)成分的研究和分析表明，地球的板塊構(gòu)造大約開始于2 7億至3 0億年前。那時(shí)候的巖石圈并沒在地表形成堅(jiān)實(shí)的殼，而是分為很多厚厚的板塊，板塊被下面流動(dòng)著的地幔驅(qū)動(dòng)著滑來滑去，分開或者相撞。這種移動(dòng)的方式還不能用現(xiàn)在所謂的“拼圖”來形容，但是板塊已經(jīng)開始四處走動(dòng)了。

耶魯大學(xué)地球物理學(xué)家大衛(wèi)· 伯科維奇提出，地表構(gòu)造開始運(yùn)動(dòng)的過程中，地球早期的時(shí)間或許會(huì)停滯。巖石變形產(chǎn)生的彎曲，以及板塊下沉到地幔，導(dǎo)致地表產(chǎn)生了痕跡和“弱區(qū)”。隨著時(shí)間推移，“弱區(qū)”被一次又一次削弱，像一個(gè)不斷受到跑步產(chǎn)生的壓力的腳踝，直到被破壞。為了更好地理解這些“弱區(qū)”的發(fā)展，以及它們?nèi)绾螌?dǎo)致板塊產(chǎn)生邊界，伯科維奇和法國里昂大學(xué)的地球物理學(xué)家理查德做了一項(xiàng)研究，以弄清什么樣的破壞能使巖石圈強(qiáng)烈變形。地幔作為巖石圈非常重要的一部分，是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，主要由橄欖石和輝石構(gòu)成。晶體小的巖石更容易變形，在鑲嵌過程中，巖石被扭曲，同時(shí)在剪應(yīng)力作用下發(fā)生性狀改變、晶體變小，“弱區(qū)”變得明顯。盡管地幔中的熱量可能會(huì)幫助巖石中的橄欖石和輝石晶體再次長(zhǎng)大，或者說“治愈弱區(qū)”，但這兩種類型的巖石將會(huì)競(jìng)爭(zhēng)生存空間：一種的存在就抑制了另一種的生長(zhǎng)。一旦晶體變得足夠小，一直存在的“弱區(qū)”就變成了板塊邊界。伯科維奇和理查德在《自然》上發(fā)表了這些內(nèi)容。

這個(gè)過程不僅解釋了地球的板塊邊界可以在休眠一段時(shí)間后繼續(xù)擴(kuò)大的原因，也說明了板塊構(gòu)造不會(huì)發(fā)生在和地球大小類似、質(zhì)量相近的金星上的原因。因?yàn)榻鹦堑谋砻鏈囟雀叱龅厍虮砻? 0 0℃，這種極高的溫度能使巖石增長(zhǎng)得更快，從而“治愈弱區(qū)”， 板塊邊界就不會(huì)形成。

“人們一直猜測(cè)，存在小顆粒的巖石圈促成了板塊的構(gòu)成。伯科維奇的研究向我們解釋了板塊第一次是如何形成的，以及巖石圈為什么能把這些‘弱區(qū)保留很長(zhǎng)時(shí)間?！碧K黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的保羅· 塔科利教授這樣談到。他還補(bǔ)充說，無論板塊構(gòu)造是什么時(shí)間開始的，這種“顆粒尺寸減小”機(jī)制對(duì)在巖石圈產(chǎn)生的“弱區(qū)”是非常重要的。

但這樣的機(jī)制還不能消弭關(guān)于板塊構(gòu)造開始時(shí)間的爭(zhēng)論。研究者構(gòu)建的地球早期模型非常簡(jiǎn)單，在幾十億年前，地球內(nèi)部的溫度非常高，地球物質(zhì)也異?；钴S，很多火山在地表和地幔翻騰。所以巖石圈總是不安分，活躍和沉默互相摻雜，而不是像伯科維奇研究中模擬的那樣隨著時(shí)間的推移均勻地消長(zhǎng)。

最數(shù)字

4 3 . 7 4 億

研究人員在澳大利亞西部發(fā)現(xiàn)了一塊已有4 3. 7 4億年歷史的遠(yuǎn)古鋯石晶體。這是迄今為止在地球上發(fā)現(xiàn)的最古老的鋯石，也表明它們所在的區(qū)域的巖石是目前已知的最古老的巖石。美國威斯康星大學(xué)的約翰·維勒教授說：“這個(gè)年代比以前測(cè)定的最古老的（巖石的）年代早3億年。當(dāng)時(shí)，地球開始形成原始大陸地殼，與地幔存在很大的不同。從鋯石獲得的化學(xué)證據(jù)完全符合我們關(guān)于中間組成物的猜想，即處于花崗巖和玄武巖的過渡階段?！?/p>

1 9 . 4 4 兆位

2 0 1 4年5月底， 科學(xué)家模擬了月球?qū)拵нB接，證明太空不是互聯(lián)網(wǎng)的禁區(qū)。馬薩諸塞州麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的研究人員，第一次驗(yàn)證了可為太空居民提供與地球相同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的技術(shù)。它可支持大宗數(shù)據(jù)傳送甚至高清視頻數(shù)據(jù)流。另外，還可以以每秒1 9. 4 4兆位的傳輸速度在地球和月球間傳送數(shù)據(jù)。這個(gè)速度是迄今所用的最好的無線電頻率上行鏈路的4 8 0 0倍。

9 0 0 0 倍

美國科學(xué)家研制了一款全新的電路板，它能夠像人類大腦一樣工作。這種電路板名為“N e u r o g r i d”， 能夠模擬1 0 0萬個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞以及數(shù)十億個(gè)突觸連接。專家表示， 這種電路板的運(yùn)算速度可達(dá)到當(dāng)前電腦的9 0 0 0倍。Neurogrid 的尺寸與一部iPad相當(dāng)， 制造成本高達(dá)4萬美元，所能模擬的神經(jīng)元細(xì)胞和突觸數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過相同能耗情況下在平板電腦上進(jìn)行的其他大腦模擬。

1 7 0 0 萬年

科學(xué)家在澳大利亞昆士蘭州發(fā)現(xiàn)了世界上最古老且保存最完好的精子。該精子藏身于距今約1 7 0 0萬年的化石里。這個(gè)精子是在一只已經(jīng)石化了的雌性遠(yuǎn)古物種介形蟲的性器官內(nèi)發(fā)現(xiàn)的?？茖W(xué)家稱，這只介形蟲在死前剛剛交配過。相對(duì)于這種動(dòng)物的體型而言，該精子顯得非常大。阿徹教授說：“9 9.9%的動(dòng)物的精子與體積相比都非常小。這只介形蟲的軟組織能保存得如此完好，令我們感到異常驚訝?！眅ndprint