新的研究表明，地球的第一层地壳形成于 45 亿年前，已经具有现代大陆所具有的化学特征。这意味着大陆地壳的痕迹不需要板块构造就能形成，从而颠覆了长期以来的理论。通过模拟早期地球条件，科学家发现，地球早期的高温和熔融环境自然形成了这些特征。这一发现颠覆了我们对地球演化的理解，甚至可能影响我们对其他行星地壳形成的看法。

现代大陆岩石带有地球历史初期的化学特征，挑战了目前关于板块构造的理论。图片来源：麦考瑞大学莫里斯·麦克伦南

一项新发现正在重塑科学家对地球早期历史的理解，特别是大陆如何形成以及板块构造何时开始。

在4月2日发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究人员发现，地球的第一个地壳形成于大约45亿年前，其化学特征已经与今天的大陆地壳相似。

这意味着在现代大陆上发现的独特化学特征可能从地球历史一开始就存在。

该研究由麦考瑞大学科学与工程学院名誉教授西蒙·特纳领导，研究人员来自澳大利亚、英国和法国的机构也参与其中。

特纳教授说：“这一发现对于我们如何思考地球最早的历史具有重大意义。科学家长期以来一直认为，板块需要相互俯冲才能形成我们在大陆上看到的化学指纹。我们的研究表明，这种指纹存在于地球最初的地壳，即原地壳中——这意味着这些理论需要重新考虑。”

几十年来，科学家一直试图确定板块构造何时开始，标志着生命最早的进化。

俯冲带（一个板块滑入另一个板块之下）形成的岩石具有显著的化学特征，即铌元素含量较低。

科学家认为，找到最早的低铌岩石的年龄是确定板块构造开始时间的关键；但是，尽管一系列研究小组试图追踪这一点，但每项研究的结果却极其不一致。

“我开始怀疑我们是否提出了正确的问题，”特纳教授说。

他与六所大学的合作者一起创建了数学模型，模拟了早期地球的状况，当时地球的核心正在形成，熔岩海洋覆盖着地球表面。研究小组的计算表明，原地壳——地球最早的地壳，形成于冥古代（45 亿至 40 亿年前）——会自然形成与当今大陆相同的化学特征，而无需板块构造来形成它们。

铌和地球的化学指纹

该模型的初步结果显示，在早期地球的还原条件下，铌元素将变为亲铁元素，或被金属吸引，并通过全球岩浆海沉入地球核心。

特纳教授说：“我意识到早期核心的形成、高亲铁元素模式以及大陆地壳中观察到的臭名昭著的负铌异常之间可能存在联系。”

大陆地壳的独特特征与在核心形成之后、陨石轰击早期地球之前从地幔中提取的物质的可能特征相匹配——解决了为什么无论年龄如何，几乎所有大陆岩石中都会出现这种化学特征的谜团。

特纳教授说：“我们的研究表明，我们在大陆地壳中看到的化学特征是在地球最早的时期形成的 - 无论当时地球表面的表现如何。由于陨石撞击、地壳大块剥落和板块运动的开始，早期地壳被重塑，并含有更丰富的二氧化硅。”

第一层地壳可能分裂成碎片，在某些区域变得更厚，形成了大陆的初期。当这些碎片横向移动时，它们之间的熔融岩浆形成了类似于我们今天在海底发现的地壳。早期的猛烈流星轰击造成了地壳的大面积破坏和再循环。

板块构造可能时断时续地起作用，由流星撞击引发，直到大约 38 亿年前，随着早期太阳系的混乱让位于更有序的轨道，流星轰击急剧减少。板块构造随后形成了一种连续、自我维持的模式。

特纳教授说：“这一发现彻底改变了我们对地球最早地质过程的理解。这也为我们思考大陆如何在宇宙中其他岩石行星上形成提供了新的方式。”

编译自/ScitechDaily