大陆的形成
地球是目前已知的唯一拥有大陆的行星，这些巨大的陆地为人类以及地球上众多的其他生命提供了家园。然而，一些与大陆有关的基本问题，却仍然没有确切答案。例如，它们是如何形成的，又是如何演化的。
大陆是岩石圈的一部分。岩石圈是地球坚硬的岩石外壳，由洋底和大陆组成。岩石圈的最上层是地壳，海洋下的地壳很薄，主要由玄武岩构成；相比之下，大陆地壳则较厚，主要由花岗岩组成。
玄武岩是种黑色、致密的岩石，其中只含有少量二氧化硅；而花岗岩则是一种密度更低、颜色更浅的富含硅的岩石，正因如此，大陆才能“漂浮”。
巨大陨石撞击假说
现今的大陆地壳有至少四分之三都是在太古宙（40-25亿年前）形成的。科学家认为，当时的地球表面几乎完全被水覆盖。
有一种理论认为，一连串的巨大陨石撞击地球的事件，才造成了地壳的大规模熔化和循环，导致了大陆的最初形成。在过去几十年，这一观点屡被提及。然而一直以来，科学家都几乎无法找到可靠的证据来支持这一理论。
现在，在一篇发表于《自然》杂志上的新研究中，一组国际研究团队通过研究西澳大利亚皮尔巴拉克拉通（Pilbara Craton）的古老矿物，发现了能支持巨大陨石撞击假说的证据。
大洋高原
在岩石圈之下，有一层厚厚的、几乎熔融的岩石在缓慢流动，它位于地壳和地核之间的地幔顶部附近。如果移除一部分岩石圈，下方的地幔就会因为顶部压力的释放而熔化。而来自巨大陨石的撞击，是造成这一效果的一种极有效的方式。
当遭到直径达数十甚至数百千米的巨大陨石的撞击时，大量的物质在几乎一瞬间喷涌而出，那些在撞击点附近数百千米甚至更远距离内的靠近地表的岩石都会熔化。与此同时，撞击还会释放下方地幔的压力，导致其熔化，并产生团块状的、厚厚的玄武质地壳。
这样的区域被称为大洋高原，与如今夏威夷或冰岛的海底类似。新研究表明，这些大洋高原或许可以通过一个被称为地壳分异的过程而演化成大陆。撞击形成的厚厚的大洋高原在其底部有着足够高的温度，它会熔化，产生具有强大浮力的大陆地壳的花岗岩。
只有遭到巨大陨石的撞击，才能形成大洋高原吗？答案是否定的，一些其他的方式同样可能形成大洋高原。比如夏威夷和冰岛下的厚厚的地壳，就并非是由重大撞击导致的，而是通过“地幔柱”形成的。
地幔柱是从地球的金属核心边缘上升的热物质流，当上升的地幔柱到达岩石圈时，就会引发大规模的地幔熔化，形成一个大洋高原。
那么，是升腾的热流柱形成了大陆吗？新的研究表明，应该不是。
皮尔巴拉克拉通的锆石颗粒
西澳大利亚的皮尔巴拉克拉通是地球上最古老、最暴露、最原始的古老大陆碎片之一，它大约形成于30多亿年前。（克拉通指的是大陆地壳上古老而稳定的组成部分。）新研究通过分析来自皮尔巴拉克拉通的锆石颗粒，发现了巨大陨石撞击的证据。
皮尔巴拉克拉通。（图/Chris Kirkland via The Conversation）
锆石是已知的最古老的地壳物质，它可以完整地存在数十亿年。根据锆石中所含的放射性铀的衰变，科学家可以非常精确地确定它形成的时间。此外，通过测量锆石所含的氧同位素的相对比例，还可以掌握锆石形成时的环境。
研究人员分析了这些微小的锆石颗粒中不同的氧同位素的平衡，他们发现，在许多最为古老的锆石颗粒中，所含有的更多的是较轻的氧同位素——这代表了浅层熔化；而在那些更年轻的锆石颗粒中，则含有更像地幔的同位素平衡——这暗示着更深层的熔化。
这种“自上而下”的氧同位素模式，与遭遇了巨大的陨石撞击后可能发生的情况不谋而合。相比之下，地幔柱的熔化则是一个“自下而上”的过程。
其他证据
除了氧同位素所表现出的模式之外，研究人员还发现了其他证据来支持巨大撞击假说。
皮尔巴拉克拉通的锆石似乎是在几个不同的时期形成的，而不是随着时间的推移连续形成的。除了那些最古老的颗粒外，其他有着轻同位素的锆石颗粒与皮尔巴拉克拉通和其他地方的颗粒层具有相同的年龄。
所谓颗粒层，指的是那些由陨石撞击而“溅落”出来的液滴所形成的沉积物。锆石的年龄与之相同，意味着它们可能是由相同的事件造成的。
此外，同位素“自上而下”的模式也似乎存在于其他的古老大陆地壳中，例如在加拿大和格陵兰岛。不过，其他地方的数据还没有经过仔细筛查和分析。因此，还需要研究人员展开更多的工作来进行确认。
研究人员表示，接下来，他们将重新分析这些来自其他地方的古老岩石，以检测他们发现的模型是否能更加广泛适用，从而证实大陆是在巨大的陨石撞击下形成的猜测。
#创作团队：
原文作者：Tim Johnson（科廷大学副教授）
编译：小雨
排版：雯雯
#参考来源：
https://theconversation.com/what-created-the-continents-new-evidence-points-to-giant-asteroids-185606
https://news.curtin.edu.au/media-releases/study-finds-evidence-that-giant-meteorite-impacts-created-the-continents/
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04956-y
#图片来源：
封面图&首图：AlexAntropov86 / Pixabay
发表于 2022-8-20 01:05
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