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地理还有这些未解之谜,你知道吗?

地球是我们的家园,我们普遍觉得很了解地球。但事实上, 我们仍在探索很多关于地球的知识。有6个我们仍正在尝试解决的关于地球的谜题,从板块运动及大陆到地中海消失的时间。

首先 ,板块运动是如何以及何时开始的。

地壳(加上地幔的最浅层)被划分成浮动的构造板块,这些板块一直在移动 ,相互挤压或滑到另一板块底部。这个过程会造成地震 ,火山喷发 ,大陆的移动等现象。了解板块运动是了解地球的基础,事实上 ,甚至可以称板块运动为地质学的“基岩”。但即使过了50多年,板块运动是何时以及如何开始的 ,仍旧没有确切答案。

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一部分原因是 ,早期地球留存的实物证据非常之少。而那些留存下来的物质, 是可以被各种解释的。所以 ,两名研究同一个样本的科学家可能会得到迥异的结论。但我们还是有一种调查的办法:通过使用像蛇绿岩这样的矿石样本,来试图确定板块运动的开始时期。蛇绿岩是存留在大陆地壳中的洋壳碎片,它们只有在板块已经相互碰撞或滑动的情况下才能形成。所以我们若能在某一时期的岩石中发现它们,就可以将其作为证明板块运动当时已开始的证据。

我们发现的一些最古老的蛇绿岩, 有38亿年历史。这说明板块运动很久以前就以某种形式存在了,也有其他证据表明开始日期可能处于40亿年前地球刚形成时。至不到10亿年前, 这一时间段 之间跨度有点大。与此同时, 科学家也在通过创建并测试电脑模型来研究该问题。

比如 2015年一项研究利用模型来调查地幔柱,地幔柱是指从地球深处涌出的大量岩浆。该研究发现 ,远古时期一次或多次的地幔柱运动,就拥有足够撞裂早期地壳的力量,从而开启板块运动。

如果从宇宙飞船上俯视此过程的话, 会相当壮观。但在地球上就另当别论了,揭开这个难题很重要,因为这能让我们理解不仅地球上的生命,还有宇宙里的。因为板块运动除了塑造了地球的外表,还通过增加或去除二氧化碳,维持了大气的稳定。

这让我们的地球避免了极寒或极热的气候,因此, 一些科学家认为。板块可能也是其他星球上生命发展和繁荣的必要条件,不管是如何开始的,板块运动的确是开始了缓慢重塑地球的样貌,这也引出了我们的第二个谜题。

大约2.5亿到3.5亿年前各大洲挤压在一起 ,合并成为一块巨大的陆地被称为“盘古大陆”。一片科学家们所说的超大陆,但这不是在地球初次发生了, 也不会是最后一次。从更广的层面上看,超大陆的反复循环 ,就像板块运动一样。对地球的地壳, 大气, 海洋, 以及生命有着深刻的影响。

举个例子, 盘古大陆的分裂有导致全球性气候变化的可能性。这是因为刚裂开的缝隙会向大气中释放二氧化碳,但是, 解释该循环存在的原因及其动力要更棘手。就像刚才说的, 许多实物证据是可以有多种解释的,而且有可能, 每个超大陆的形成原因都是不同的。

举个例子,科学家们正在研究超大陆形成背后的动力。其中一个可能的解释叫做“外向”,这个“外向”跟性格“外向”没有任何关系。这个过程起始于一个超大陆,接着, 一个大洋在中间形成并将其他板块挤走。最终, 由于大洋扩张得太大了,导致那些板块在地球上转了一圈,最后挤成一片。

但是2018年一篇论文指出,尽管单靠外向这个理论 ,也许能解释一些超大陆的存在。但外向很难解释超大陆形成的每个步骤,包括盘古大陆的形成。盘古大陆的成因可能正和外向相反:“内向”

内向也始于一个大洋在大陆中间成型,但是 ,大洋之后停止了扩张, 并且整个过程逆转了。把其他板块拉回了原位 ,好似一个巨大的排水系统。科学家们在探究该过程某些步骤背后的动力时,可以使用的一种办法是测试位于板块碰撞带的海洋沉积的年龄。这个方法可以测出这些沉积物是来自古老的洋壳,还是近代洋壳。来自古老的洋壳就说明是外向,来自近代洋壳就说明是内向。

板块运动所造成的另一个可能的结果是墨西拿盐度危机。约600万年前, 由于古直布罗陀海峡被关闭,地中海从此与大西洋切断。自然地 ,地中海从河流获得的淡水量开始跟不上其水分蒸发量。所以 ,在没有直布罗陀海峡补给水量的情况下,地中海开始干涸。尽管关于干涸了多少是存在争议的,但可以确定的是那里形成了厚达千米的盐层。

该危机也对当地气候和动物群落有着巨大影响,但海峡为什么会关闭呢?只研究岩石本身是难以获得答案的,因为确认岩层的年龄并非易事。举个例子 ,通常可以充当“指路标”的化石很少。所以我们不得不使用其他方法,比如研究火山岩。2003年, 科学家们比较了位于同一处,但年代不同的岩石。他们发现 ,岩石中各种元素的比例有所变化。他们认为这表明 ,地幔中发生过变化。他们提出 ,在那场危机前后一个板块移动了,导致高温地幔物质上涌,并将直布罗陀海峡周围的土地从海中抬起,从而关闭了海峡这个“大门”。

墨西拿盐度危机最终还是过去了,地中海再次被海水注满。而这究竟是怎么发生的, 则又是一个难题了。当然 ,以上整个想法只是一个假设。所以一如既往地, 还需要更多的研究。

火山定期向地表喷射岩浆,重塑或是创造新陆地。大多数情况下 ,这只对小区域有影响,或是只在短时间内有影响。比如, 一次强烈的火山爆发, 有时可能会毁灭一个岛屿。或对世界气候产生暂时性影响,但是 ,被称为“泛流玄武岩”的更大规模的喷发也可能发生。

玄武岩浆厚达几千米,并能覆盖超过100万平方千米的区域。其中, 西伯利亚和德干高原的两次喷发,还被指出导致了大灭绝事件。所以我们自然想知道发生的原因,通常被人引用的原因应该是地幔柱。地幔柱是从地心附近上涌的大量岩浆,另一个可能的原因是拆沉作用。

拆沉作用指部分岩石圈(地壳和上地幔的顶部)与本来上覆着的地壳剥离的过程,但这些现象是如何,为何发生的 。我们没有肯定答案,毕竟这些是几百万年前发生在地球深处的事件,但仍然有一些办法 ,有可能让科学家们破解泛流玄武岩的成因。

比如 ,2006年一篇论文研究了多块捕虏体的成分及年龄,捕虏体是指存在于其他火成岩间的岩石。该论文的作者们所研究的捕虏体,应该是会形成于地幔中, 紧贴地壳下方。并且 ,他们研究的那一层岩石应该是在发生泛流玄武岩喷发后迅速沉积的。他们依据的思路是,如果拆沉作用确实是泛布玄武岩的成因。那么, 如此一大块岩石圈的消失也应该会导致其中或其下方的捕虏体的消失。科学家们可以利用任何找到的捕虏体的年龄,如果有拆沉作用的话,那么就不应该存在比之更早的地幔捕虏体。通过研究这些岩石, 确实说明了,拆沉作用在某时期的中国发生过但无法说明其他事件。

一个新研究 ,就能重新打开探索的大门。地球是我们的家园

但它是一个由各股力量和各种变化过程塑造的家园,而其中很多力量和过程都是看不见的 ,或早已不复存在,或复杂程度令人一筹莫展。我们的地球不仅是一个布景,它本身还是伟大的科学谜题之一。

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