
新的研究发现,引起地震,建造山脉和拆分大陆的板块构造可能已经开始,这比许多科学家先前想象的要早得多。
这项新的研究表明,板块构造始于40亿年前,不久之后,地球成立了45亿年前。在这个时代被称为Hadean,地球很新鲜又热,充满了足够的水以最终将其浓缩到整个行星的海洋中。在此期间,地球冷却到足以具有固体外壳。
如今,这种地壳是由构造板的磨损动作所塑造的,构造板的磨损动作在下面的温暖,更移动的地幔上骑行。但是,没有人知道这种板块构造何时首次开始。以前,研究人员建议它始于哈迪斯,几乎是在地壳冷却后立即开始的。其他人认为板块构造大约在32亿年前开始当地球化揭示地壳化妆的一些关键变化时。其他人争论这种现象是最近的,在过去的数十亿年中发展到现代形式。
科学家们一直在努力确定何时开始板块,因为没有超过40亿年的幸存岩石,因此进入Hadean的唯一直接窗口来自很小的,坚硬的晶体,称为锆石 - 最古老的是44亿年。这些子集(称为S型锆石)可以揭示板块构造的存在。这些特殊的锆石是在陆地上沉积岩石中形成的晶体,然后通过构造和重新出现变质花岗岩的构造将其推入地幔。
问题在于,S型锆石不能轻松地通过一个功能来识别,而是由整个微量矿物套件来识别。
在7月8日发表在《期刊》上的新研究中PNAS,研究人员使用机器学习模型使这项任务更加容易。科学家首先从已知来源的300个锆石中添加了模型数据,然后测试了该模型确定74个锆石是否是S型的能力。通过训练该模型以区分锆石类型,该团队接下来将其应用于澳大利亚杰克山的971个新锆石,那里发现了地球上大多数最古老的锆石。
结果表明,35%的杰克山锆石为S型。其中一些可以追溯到42亿年前,这表明板块构造正在将岩石从地壳转移到地幔,然后在Hadean期间再次返回。
这项研究不是第一个暗示非常古老的构造运动的研究。2023年实验在高温下熔化的岩石表明,俯冲形成的最古老的大陆壳是一个构造板块在另一个构造板跳水的过程。一些研究甚至暗示可能是早期大洲在哈迪斯期间。
但是,这项新的研究可能不会和解所有争议。克里斯·霍克斯沃思(Chris Hawkesworth),布里斯托尔大学的地球化学家,他没有参与这项新研究,告诉科学杂志板块构造以外的其他力量(例如巨大的流星撞击)也可能在地球早期的地壳和地幔之间移动了岩石。