地球表面是一個動盪的地方。山脈隆起，大陸合併又分裂，地震撼動大地。所有這些過程都是板塊構造運動的結果，板塊構造運動是地殼大塊的運動。
這種運動可能是這裡有生命存在的原因。地球是唯一已知的行星以及唯一已知有生命的行星。大多數科學家認為這不是巧合。透過將大塊地殼拖入地函（地球的中層），板塊構造從地球表面和大氣中吸收碳，從而穩定氣候。它也將孕育生命的礦物質和分子推向表面。所有這些因素加在一起，造就了從深淵到高聳的山峰，生命蓬勃發展的地方。
但研究人員不知道板塊構造為何或何時開始，因此很難確定這個過程對於生命的演化和多樣化有多重要。有些人認為板塊運動早在 7 億年前就開始了，當時簡單的多細胞生命已經存在。其他人則認為，當地球板塊第一次破裂時，只有單細胞生物占主導地位。
事實上，隨著新方法使科學家能夠更深入地了解過去，有些人現在認為板塊構造是在地球形成後不久就出現的——也許早於生命本身。如果這個假設成立，它可能表明，即使是最原始的生命也是在活躍的行星上進化而來的——這意味著板塊構造可能是尋找外星生命的重要組成部分。
「我們能夠可靠地看到長期歷史的唯一方法是在我們自己的星球上，」說傑西雷明克是一位在賓州州立大學研究早期地球歷史的地球科學家。 「我們確實需要了解行星體的生命週期，然後才能利用系外行星數據做很多事情。」
銷毀證據
只有地球擁有像拼圖一樣的板塊，它們會像碰碰車一樣碰撞在一起並分開。其他岩石行星有一個單一的、堅硬的地殼殼——科學家稱之為「停滯蓋」或「單蓋」構造的地質排列。
在板塊構造中，薄餅狀的脆性地殼和上地函塊位於下方較熱、較易移動的地函上。新的地殼在洋中脊形成，分離板塊之間的間隙為地函的岩漿上升創造了空間。在地質平衡過程中，緻密的洋殼在俯衝帶被破壞，其中一個板塊滑到另一個板塊下方。已知最古老的洋殼位於地中海，可追溯到 3.4 億年前，因此它太年輕，無法用於確定板塊構造何時出現。
大陸地殼比海洋地殼輕，並且漂浮在俯衝造成的破壞之上。但地球早期的遺跡仍然所剩無幾，剩下的都被侵蝕扭曲了。如今，地表上只有不到 7% 的岩石年齡超過 25 億年。追溯到40.3億年前的冥古紀，岩石記錄已經完全消失。地球生命的前 5 億年沒有留下任何玄武岩。
由於這種不斷的行星循環，板塊構造最古老、無可爭議的證據——僅在俯衝帶形成的岩石——只能追溯到大約7億年。另一個強而有力的證據是，在俯衝起始過程中，海洋地殼碎片被推向大陸地殼，並在全球各地出現。9億年前。在這個地質時期，多細胞動物，如海綿和櫛水母，才剛出現。
一些地球科學家認為板塊構造從那時起就開始運作。但更多人懷疑板塊構造出現得更早，也就是 40 億至 25 億年前的太古宙。證據主要基於岩石的化學分析。例如，大約 30 億年前，有跡象顯示地殼數量不斷增加融化並重組而非直接由地函岩石形成。大約 38 億年前，地球上最古老礦物的化學變化表明，地殼從穩定、長壽的地殼轉變為壽命較短、外觀更現代的地殼，也許表示俯衝的開始。儘管沒有一個商定的日期，但太古宙看起來很有希望，因為地球上正在發生巨大的地質變化。
「這表明一個非常重要的轉變，」說娜嘉·德拉邦哈佛大學的一位地球和行星科學家領導了這項研究，顯示地殼的壽命已縮短。
一把沙子
每當構造開始時，地球科學家都認為它可能有助於推動生命的進化和複雜性。
「可能有數十億顆行星存在某種原始生命，但建造無線電發射機或發射火箭飛船的能力需要一定的條件，而這些條件只可能發生在具有板塊構造、海洋和海洋的行星上。各大洲」羅伯特·斯特恩德州大學達拉斯分校的地球科學家告訴《生活科學》雜誌。
在史前動物中，板塊構造活動與，可能是因為地質運動分裂了棲息地並為生命的演化創造了新的生態位。
板塊構造也可能使生命能夠從毀滅性的大規模滅絕中恢復過來。例如，在二疊紀末期，由二氧化碳噴發的火山爆發引發的大規模滅絕。地球上的生命最終得以恢復，因為大陸岩石的風化分解了含碳礦物質並將其沖入海洋，海洋生物將它們變成珊瑚礁和貝殼，這些珊瑚礁和貝殼又變成石灰石，最終潛入地球內部。當大氣層失控時，地殼構造會逐漸使地球恢復到更有利於生命生存的環境。
雖然幾乎所有地球科學家都同意這樣的觀點，如果沒有板塊構造，地球上的生命可能僅限於原始生物，但一小群研究人員現在提出，板塊構造可能更早出現——也許通過以下方式促進了生命本身的起源：將支持生命的礦物質從地球內部帶到地殼。
這是一個棘手的領域，將研究人員推回 40 億年前，進入冥古宙。地球存在的前 5 億年的唯一直接證據是鋯石的存在，這種礦物在地函溫度和壓力下熔化後仍能倖存下來。儘管曾經含有這些礦物質的岩石已經融化，但比沙粒還小的鋯石仍然存在。
「它們很小，我們只是把廚房的水槽扔向它們，試圖從它們那裡得到我們能得到的最後一點信息，」德拉邦告訴《生活科學》。
這些來自冥宙的鋯石很稀疏；全世界發現的所有這些都可能裝在頂針裡。然而，這一少數人已經表明，地球早在44億年前——就在行星形成後 2 億年，不久之前存在過。據報道，早在地球形成後 6 億年，這個星球同時擁有。
對於一些研究人員來說，這表明地殼可能在冥古宙中進行了再循環。水會削弱地殼，產生破裂和俯衝的可能性，說是永純，耶魯大學地球物理學家。因為水是板塊構造所必需的，所以問題就變成了：“如果我們有地表水，為什麼我們不能有板塊構造呢？”科雷納加說。
在研究人員在高壓下熔化了岩石，發現模擬俯衝作用的條件會產生與地球上最古老的岩石相似的岩石。科雷納加也認為，板塊構造是將早期地球大氣中二氧化碳含量從金星的水平減少到地球太古代初期存在的較中等濃度的唯一有效方法。
有趣的是，在冥古宙期間發生了另一個重要的事件，這使得地球與它的岩石鄰居有著不可否認的不同：在地球第一次合併後大約一億年，,徹底粉碎並融化雙方的身體並拋出將成為月球的物質。一個今年早些時候發表的論文對這種撞擊進行了建模，發現兩個天體的混合可能在地函中產生了熱物質羽流，這些物質可能在大約 2 億年後開始俯衝。
新的超級電腦模擬揭示了月球的起源 - YouTube
“為什麼地球是唯一具有板塊構造的岩石行星？”說Qian Yuan，該論文的主要作者，加州理工學院地球動力學博士後研究員。 “我認為形成月球的巨大撞擊可能是主要因素。”
但並不是所有人都相信這個故事。冥古宙開始形成板塊構造是一個有趣的想法，T·馬克·哈里森加州大學洛杉磯分校地球科學榮譽教授告訴《生活科學》雜誌，但證據仍然相當少。他擔心問題各方的地球科學家對自己的主張過於自信。哈里森在一篇標題適當直白的文章中寫道：“但我們最不需要的就是一種新形式的群體思維，這種群體思維的基礎是裝滿沙粒的頂針。”我們不知道板塊構造何時開始」。
其他世界的生活
如果板塊構造為生命提供了燃料，甚至只是複雜生命的燃料，那麼在恆星中尋找其他生物體可能會引導人類找到一顆地質活躍的行星。
不幸的是，我們還無法探測到遙遠系外行星上的板塊構造，說托比亞斯·梅爾牛津大學地函動力學專家。但在 2021 年，邁爾和他的團隊利用熱數據和電腦建模確定這顆岩石系外行星LHS 3844b距離地球 49 光年，可能有活躍的地函和移動的地殼。
LHS 3844 b 不太可能存在生命。它的軌道非常靠近其恆星，並且沒有大氣層。地球的一半地區永久處於白天，溫度為 1412 華氏度（767 攝氏度），而另一半地區的夜間氣溫為零下 429 華氏度（零下 273 攝氏度）。正是地球兩側的溫差驅動地函運動邁爾和他的同事在 2021 年報告了 LHS 3844 b 中的板塊構造。但它顯示了可能潛伏在宇宙其他地方的行星地質的多樣性。
邁爾說：“最終，了解構造的原因以及它是否可以在不同的行星上運行將有助於我們了解這些行星是否適合居住。”
更強大的望遠鏡，例如可能在不久的將來為系外行星地質學提供更好的線索。但地球的近鄰也值得仔細檢視，他說克雷格·歐尼爾澳洲昆士蘭科技大學地球物理學家。金星就在附近，它過去是否有構造仍有爭議。了解其目前的單蓋地質學可以幫助科學家弄清楚為什麼這兩顆行星的命運有所不同，以及板塊構造是否可以解釋為什麼一顆行星擁有生命而另一顆行星可能不能。
奧尼爾告訴《生活科學》雜誌：“板塊構造學的發展很大程度上將來自仰視，而不是自我觀察。”
