地球上最古老的晶體揭示了板塊構造的時間

那些晶體在數十億年的時間裡都默默的埋在土裡

地球上持續運動著的構造板塊造就了我們現在所熟知的這顆無二且宜居的星球。

來自華盛頓的史密尼森國家自然歷史博物館的地質學家邁克爾·埃克森的新研究表明，地球的構造板塊，即在液態地幔上的巨大地殼板塊，大約在36億年前就已經移動了，而地球當時還不到十億年的壽命。

要想探究地球的遠古時期，就需要去研究一些能經受得住時間考驗的材料，尤其是這種數十億年跨度的情況。因此，科學家們轉向了鋯石，這是地球上最古老且最堅硬的礦物之一

這些微小的晶體“時間膠囊”幾乎是堅不可摧，並且它們都存在超過了四十億年之久。

它們是我們去了解地球行成的初始階段的為數不多的視窗之一。“我們正在重構地球是怎麼從一個滿是岩石和金屬的熔球到我們現在地球這個樣子的過程”，埃克森在一份報告中說道，“任何其他的行星都沒有大陸或者液態海洋亦或是生命。從某種方面來看，當我們嘗試去解釋為什麼地球是獨一無二的時候，是可以利用這些鋯石在一定程度上回答上述問題的。”

那麼，人類要怎麼才能找到那些數十億年前的礦物呢？研究小組將他們的視線轉向了西澳大利亞的曾經被發現過最古老岩石的傑克山。他們在那裡收集了15塊柚子大小的古代岩石。

研究人員將這些岩石磨碎，並使用一種類似於淘金的技術從中篩選出鋯石。研究人員使用鐳射將這些鋯石切割後，又使用名為質譜的方式進行分析，從而揭示出這些礦物的化學組成和行成年代。

一些鋯石有著43億年的歷史，它們是在地球還是幼兒時期的時候行成的，當時地球大約才2億歲。這些僅有幾根頭髮絲寬的微小礦物，卻揭示了許多它們形成時期的環境條件。

在這篇研究中，科學家們已經收集到了足夠多的43億年前到30億年前的古代鋯石，藉此來生成了連續的有關地球行成初期的化學記錄。透過計算鋯石內的鈾含量可以得出其形成的年代。鈾是一種放射性元素，並且由於其衰減率能被很好的量化從而被稱作優秀的“地質計時器”（注：因為鈾的衰減速率是固定的）。透過分析鈾的現存含量和一系列的倒推工作，科學家們能推斷出鋯石的形成時間。

雖然鈾能揭示鋯石形成的年代，但是要靠分析鋁的含量才能獲得其生長過程的細節，從而反應到板塊構造的過程。科學家們發現在大約36億年前的鋯石中的鋁含量突然增加。“這種成分的轉變可能標誌著現代板塊構造的開始”，埃克森在研究中寫到。

這種關聯背後的原因是，高鋁含量的鋯石的形成方式之一是利用岩石在地表深處的融化。岩石能在更深的地方融化，這表明了地殼當時正在變厚並且開始冷卻了，而這個地質跡象表明朝現代化的板塊運動的過渡已經開始進行了。

相關知識

板塊構造論是為了解釋大陸漂移現象而發展出的一種地質學理論。該理論認為，地球的岩石圈是由板塊拼合而成；現今的全球分為六大板塊，海洋和陸地的位置是不斷變化的。根據這種理論，地球內部構造的最外層分為兩部分：外層的岩石圈和內層的軟流圈。這種理論基於兩種獨立的地質觀測結果：海底擴張和大陸漂移。

地球歷史，在地球由原始太陽星雲的部分物質構成後計起，科學家估計大約有46億到50億年之間。而因為表述這麼長久的時間有所困難，可將地球的歷史模擬為二十四小時（將地球形成的時間設定為凌晨零時，而此時此刻為翌日的凌晨零時），每秒大約代表5萬3000年，而大爆炸與宇宙形成的時刻，則大約在137億年前［1］，以此模擬時間來說約等於三日前，即地球誕生前兩日。

BY：Daisy Dobrijevic

FY：阿Z

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