作者：天体生物学·黄姤

地球是我们的家园，我们总认为了解它很容易，但实际上地球仍然还有很多方面需要更深入的探索，从大陆板块构造到地中海何时消失...... 今天要探讨的是6个关于我们星球的秘密。

第1个秘密：板块运动开始的时间和方式

地幔之上的地壳分裂，成为了漂浮的板块，它们会不断移动相互挤压以及堆叠，从而造成了地震、火山 和大陆行动等现象，了解板块运动是了解地球的基础，甚至可以说它是地质学的基石，但即使再过50多年，也没人能确定它是在什么时候以及如何开始的，部分原因在于早期地球留下的物证不多，而我们能做的只有对少量现存物证的解释，所以面对相同样本的两个科学家，可能会得出两个炯然不同的结论。

研究方法：使用像蛇绿岩这样的矿物样品，试图确定这一周期的起始年代，蛇绿岩是保存在大陆地壳上的海洋地壳碎片，只有当板块相互碰撞或移动时，它们才能够形成，所以如果发现了某个年代的蛇绿岩，就证明板块移动在什么时候开始的，现已发现最古老的蛇绿岩有38亿年历史，这就表明板块移动在那之前就已经开始了，但其它证据表明板块运动似乎从地球诞生之日起就已经发生了，范围从40亿年前到10亿年前，这个区间还是很宽泛的。

同时，还建立计算机模型来研究这一问题，比如2015年的一项研究，利用模型来研究地幔柱——“地球深处巨大的岩浆上涌体”，发现一或多个地幔柱，就会有足够的力量破裂早期地球的地壳，进而开启板块运动的周期，因为这不仅有助于了解地球上的生命，还能了解整个宇宙，因为板块构造不仅塑造了地球的外观，它还通过增减三氧化碳，起到了保持大气稳定的作用，这能有效避免地球陷入冰冻或沸腾的状态，这些板块运动可能是生命在其它行星上发展和繁衍所必需的。

无论板块运动是如何开始的，板块运动都在缓慢地重塑地球的表面，这就引出了第2个问题。

第2个秘密：盘古大陆

大约2.5亿到3.5亿年前，大陆挤在一起形成了一个巨大的陆地块叫做“盘古大陆”（超级大陆），这种情况不是第一次发生，但也不会是最后一次，一般来说，就像板块运动一样，这种重复的超极大陆循环对地幔、大气、海洋以及生命都有着极其深远的影响，比如，泛大陆的解体可能引起了全球气候变化，因为裂痕处会向大气释放二氧化碳，但解释该周期的原因以及驱动它的因素是个难题，很多物证都在于如何解释，而且很有可能每个超极大陆的形成原因都各不相同。

举例说明：

科学家一直在寻找可能解释之一被称为“外向”，先从一个超极大陆开始，接着在这中间形成 了一个新的海洋并高尔夫周围的板块向外推开，最终海洋变得极大，板块会绕着地球旋转，最后随意停在某个位置。

早在2008年一篇论文指出，虽然“外向”可以解释部分超极大陆，但要解释所有超极大陆的形成就有些困难了，包括上面提到的“盘古大陆”，这可能是与“外向”完全相反的原因引起的——“内向”，这种情况下新海洋的形成与板块分离和“外向”模型相同，但接下来这个过程停止并发生逆转，将其它板块再次拉回到一起，就像一个巨大的排水沟。

研究方法：通过测定板块碰撞所带来的海洋沉积物的年龄，这能够显示它们是来自古老洋壳还是新生洋壳，而这又分别对应着“外向”和“内向”各自不同的特点。

第3个秘密：直布罗陀海峡闭合

大约600万年前，由于直布罗陀海峡闭合，地中海的海水补给被切断，而周边河流的淡水供给又跟不上其本身的蒸发速度，因此，没有了直布罗陀海峡的地中海开始干涸，虽然它流失了多少水分现在还存在争议，但知道它析出了多少盐分，这对当地的气候和生物都产生了巨大的影响。

但直布罗陀海峡为什么会闭合呢？

仅凭岩石很难得出结论，因为很难确定岩层的年龄，经常被用来作为线索的化石也屈指可数，所以必须寻找其它方法来研究，例如观察火山岩，2003年研究人员比较了该地区不同时期的火山岩，发现岩石中的元素比率发生了变化，据此判断地幔发生了变化，研究人员提出在危机发生前后，一个板块发生了移动，使得炽热的地幔物质向上推升，将直布罗陀海峡周围的陆地抬升出海洋，从而发生阻断现象。

不过地中海又重新有了水源供给，危机最终流过了，不过危机的度过又是另一个谜，火山定期将岩浆带到地表，重塑并创造新的陆地，多数情况下，这只有在小范围或短时间内才会产生影响，比如有时一次强烈的火山喷发可能摧毁一个小岛，或者短时间内会影响全球气候。

第4个秘密：洪流玄武岩

更大规模的火山喷发——“洪流玄武岩”偶尔会喷发，它们可以将数百平公里覆盖上数千米厚的岩浆，其中“特纳普超级火山”、“德干暗色岩”造成了大量物种灭绝，导致这些火山喷发的原因是一个被广泛接受的地幔柱说，地幔柱就是来自地核附近的巨大上涌体，还有一个说法是“分层”，也就是部分岩石圈（地壳及上地幔）从它所附着的板块上脱落，目前还不清楚这种情况发生的原因和过程，毕竟这是发生在数百万年前的地球深处，但也有办法揭开“洪流玄武岩”发生的原因。

研究方法：研究岩石包体的年龄和构成，即被包在火山岩中的岩石碎块，首先寻找在地壳下地幔中形成的岩石包体，进而发现在“洪流玄武岩”后沉积下来的一层岩石，研究的基本思想就是，如果是分层导致的洪流，那岩石圈的缺失部分就是位于其内部或下方岩石包体的缺失部分，测定已发现的岩石包体的年龄，如果当年的确发生了分层那么就不应该存在比该事件更古老的包体。

第5个秘密：地球自转轴随时间自然偏离和改变

在20世纪自转轴每年会偏离10公分，部分原因在于上一次冰河时代的反弹效应，通过卫星绘制“极移”图像，而了解这一现象对建立气候模型十分关键，但偏移的速度并不稳定，事实上，有证据显示存在着几次大幅度偏离，大约在1.74至1.57亿年前，东亚经历了从雨季极端干旱的剧烈变化，这对当地的动物来说，简直是毁灭性打击。

对这一变化的发生目前已经有了一些解释，这与极移有关，并把现在的中国向南推进了2800千米，就像如今一些细微的偏移，那些大幅度的极移与地球质量的某种重新分配有关，比如撞击或冰川融化，过剩质量会随着地壳和地幔一起被抛向赤道，就像物理学描述的那样，如果一个旋转球体不平衡就会发生这样的事情，但现在很难确定这些转变发生的具体时间和地点。

研究方法：可以使用一种技术是“古地铁”，当岩浆冷却时根据它在地球磁场中的位置，会呈现不同的磁信号，如果发现一系列岩石的特征发生了较大变化，就能表明它们所在的位置正在快速移动，但不岩石也可能不是完美的证据，因为碰撞和挤压会改变它们的特征，地壳漂浮在地幔上，从理论上讲地幔保持不变的情况下，地壳也有可能发生移动，由于热点火山是地幔造成的而不是地壳，就可以利用它来追踪地壳移动的轨迹。

第6个秘密：地核温度极高

这是一个已经被证实的事实，在金刚石压腔高温高压实验中，研究铁的反应，在这一系列实验中，少量样品在两个镶有钻石的推进器之间，被加热并挤压时会发生什么现象，将铁放在其中一个铁砧里，然后挤压并加热，直到它的密度和地核的密度一样，当达到了这一密度值，测得铁中心内边界熔化温度的温度值达到5900摄氏度，这和太阳表面的温度差不多。直到现在，地核的温度值5900摄氏度这一数字再也没有被大幅高速过，因为这是目前这止测得最准确的数值。

结语

地球是我们的家园，但这个家园的建造耗费了无数的力量和时间，其中许多是无形的、早已消失的或极度复杂的，通常是这三种结合，所以地球的样貌不是天生的，它本身也是一个宏伟的科学谜团。

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