若板块构造停滞,地球会像火星一样走向凋零?。
简介:一项新研究显示,地球从“大氧化事件”到“生命大爆发”期间,大气氧浓度不到现代数值的0.1%,不足以支持动物出
一项新研究显示,地球从“大氧化事件”到“生命大爆发”期间,大气氧浓度不到现代数值的0.1%,不足以支持动物出现,出现了所谓“沉闷的十几亿年”。在大约6亿年前到5亿年前,大气氧气浓度突然升高,几乎所有动物都在这一时期出现。
如果从太空看地球,我们很难发现这里充满各种各样的生命。如果再离近些,我们就能看到茂密的森林,再离近些就能看到人类的活动,然后借助显微镜,我们就会发现,原来一沙一世界,微观中也有这么多生物。
如果我们换个角度,以运动的眼光看,即使处在太空观察,地球本身也像是个生命体,陆地分裂成七大洲,大陆也会有移动,而各大洲中间有广阔的水域。在海洋深处,生命也有迹可循。地球似乎通过翻山倒海等地质运动来实现着自我更新与重生。
较为接近地面的岩层慢慢地翻到灼热内地幔的上层,偶尔会相互挤压碰撞,然后逐渐熔成岩浆。这种板块构造过程是地球活动的典型例子。而人类感受到这种变化主要有两种方式,一是比较常见的地震,另一种是相对少见的火山爆发。上个月夏威夷喷发的火山岩浆就与深层地幔的构造活动有关。
但是,板块构造的意义与结果不只是地震和火山那么简单。现在,有一些新研究表明,地球的外部运动可能是地球拥有生命体的关键因素!地球的外层地壳能够移动和变形,这可能是地球如此活跃的原因,在这一点上,其他行星没法儿和地球相提并论。
“想要理解我们的行星,想要理解地球对生命具有的宜居性,一个主要而关键的研究对象就是板块构造。地球是如何成为宜居星球?究竟是什么使得地球承载了数十亿年的生命?”华盛顿大学地质学家凯瑟琳⋅亨廷顿(Katharine Huntington)说道。“在地球漫长的历史中,是板块构造在调节着大气。有了稳定适宜的大气,才能保证水分的存在于气候的温和,才能为生命爆发提供条件。”
在过去的几年里,地质学家和天体生物学家越来越多地将板块构造与地球的独一无二联系在一起。这些科学家已经证明,地球的大气层既不太热又不太冷的气温对地壳循环而言非常重要。水分会周期性地被地幔吸收并释放,如果没有这个过程,地球上可能就不会有海洋。板块构造运动促成海岸线形成,也助推了潮汐运动,如果没这个过程,赋予生命生机的营养物质可能就会一直沉在海底,那海洋也很难创造繁荣的生命。两个板块相遇时,一个板块会下插到另一相对被动的板块之下,下插板块就是俯冲板块,而被插的板块就会抬高,如果没有这个过程,海底就会变得完全寒冷,各种化学过程也会消失,这也就意味着生命可能永远不会占据主导地位。一些研究人员认为,如果没有大陆的运动,生命可能就进化不到这么复杂的形式。
2015年,东京工业大学的詹姆斯⋅多姆(James Dohm)和丸山茂德(Shigenori Maruyama)为这种相互依赖创造了一个新名词:宜居三位一体(Habitable Trinity)。这个词组描述了,如果一个行星有充足水资源、大气层和陆地这三个交换和循环材料,那么也就有了生命存在的先决条件。
板块构造究竟怎么对进化产生影响?板块构造是不是进化的必要因素?回答这俩问题前得先解决一个地球科学领域的关键问题,即板块是怎么开始移动的,以及板块是何时开始运功的。地球的外壳为什么会移动?弄清这个问题不仅可以加深人们对地球的理解,还能加深人们对所有具有固体表面的行星或卫星的认识,进一步也就能试着理解这些星球是否也具有生命。
2012年,着名电影导演詹姆斯⋅卡梅隆(James Cameron)成为第一个独自下潜至地球上最深的马里亚纳海沟的人。卡梅隆在海平面以下10972.8米深处的挑战者深渊(Challenger Deep)完成着陆。挑战者深渊是马里亚纳海沟最深的位置,位于两大板块的交叉地带。卡梅隆在这里收集了一些样本,比如说板块交界深处的生命发展的一些证据。
太平洋(601099,股吧)板块插入地幔,这一过程会使岩石中的水分升温并释放出来。还有个过程叫做蛇纹岩化,该过程是指中、低温热液对含镁岩石交代而产生蛇纹石的一种水岩蚀变作用,在此过程中,水会从板块里噗噗地涌出,然后上地幔的物理性质就被改变了。这一转变使得甲烷和其他化合物通过海底热泉渗出地幔。
早期地球的类似过程可能为新陈代谢提供了原料,第一个细胞复制有可能就是在此过程中发生的。卡梅隆从收集了海底微生物席(microbial mats,在大约万米海洋深处生长的微生物群),这些微生物所处之深连阳光都穿透不到,压力也是海平面的1000倍以上。
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