地殼物質(zhì)循環(huán)(小行星撞擊引發(fā)的地殼物質(zhì)循環(huán))

小行星撞擊地球的模擬圖。圖片來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)

據(jù)英國(guó)《自然·地球科學(xué)》雜志24日在線發(fā)表的論文，澳大利亞科學(xué)家最新的數(shù)字模擬顯示，一顆小行星在40多億年前撞擊了地球，引發(fā)了地殼的物質(zhì)循環(huán)。這項(xiàng)研究挑戰(zhàn)了早期構(gòu)造活動(dòng)仍然存在的假設(shè)。

我們生活的地球有46億年的歷史，自誕生以來(lái)分為四個(gè)時(shí)期:太古代、元古代和顯生宙。到目前為止，人們對(duì)40多億年前太古宙時(shí)期的地球了解不多，但普遍認(rèn)為當(dāng)時(shí)的自然條件非常殘酷——地球內(nèi)部的溫度太高，無(wú)法支持板塊構(gòu)造，而且有一些證據(jù)表明當(dāng)時(shí)的地殼和地幔幾乎沒有混合。

但也有其他證據(jù)，比如現(xiàn)存最古老的地質(zhì)物質(zhì)——古老的鋯石顆粒提供的信息，表明早期地殼存在物質(zhì)循環(huán)，這與現(xiàn)代俯沖區(qū)域看到的非常相似。對(duì)此可能的解釋是撞擊，這在早期太陽(yáng)系中比現(xiàn)在更常見。據(jù)我們所知，很可能是撞擊引發(fā)了板塊構(gòu)造之前的俯沖。

這一次，麥考瑞大學(xué)的研究員克萊格·奧尼爾(Clegg O"Neill)和他的同事利用數(shù)字模型模擬了大規(guī)模撞擊對(duì)地球結(jié)構(gòu)演變的影響。他們發(fā)現(xiàn)，撞擊事件產(chǎn)生的能量會(huì)加熱地球內(nèi)部，導(dǎo)致地幔物質(zhì)上涌，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)早期地球薄而弱的下沉板塊潛入地幔。與現(xiàn)代構(gòu)造板塊邊界周圍的俯沖帶相比，模擬的俯沖事件是局部的、短暫的。因此，根據(jù)撞擊的大小和頻率，地球在靜態(tài)構(gòu)造和活動(dòng)構(gòu)造兩種狀態(tài)之間變化。

根據(jù)這項(xiàng)新的研究，科學(xué)家們繪制了撞擊事件和非撞擊事件兩種情景下早期地球的不同動(dòng)力學(xué)演化，并將其作為本文對(duì)應(yīng)的手繪示意圖。