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科學家們通過地殼中的小晶體追溯到了地球在銀河系中的路徑
柯克蘭是澳洲科廷大學的地質學教授。菲爾·薩頓是英國林肯大學的天體物理學高級講師。他們是地球在銀河系中的路徑這一最新研究課題的作者。「從一粒沙看到整個世界」這句俗語﹐出自英國詩人威廉·布萊克《純真預言》的首句﹐卻也恰好刻畫了一些地質學家們在做的事。
我們觀察了比頭髮絲還細的礦物顆粒的構成﹐通過推斷它們的化學進程來思考地球的構成。現在我們已經站在了新的高度﹐來把小礦物粒和地球在銀河系中的位置聯繫起來。
柯克蘭是一名地質學教授﹐他是西澳科廷大學地質調查組的一名資深地質年代學學者。許多天體物理學家們試圖去理解宇宙和我們在宇宙中的位置。他們運用物理規律去構建描繪天體運行的模型。儘管我們可能認為地球表面的形成完全是由於地球自身的作用﹐但其實它卻毫無疑問地受到了來自宇宙的影響。這包括地球軌道的週期性變化﹐太陽輸出的變化﹐伽馬射線爆炸﹐當然﹐還有隕石撞擊。
光是看一看月球那坑坑窪窪的表面就足以證實這一點﹐更遑論比這顆灰色小衛星大80多倍的地球呢。實際上﹐近期研究已經表明隕石撞擊對地球陸地地殼的產生具有重大作用﹐它在「年幼」地球的最外層臭氧層上種下了能浮起來的「種子」。我們和國際研究團隊的同事們已經發現了早期陸地地殼形成的規律﹐這是一個宏偉的驅動裝置。這項研究成果已經在地質學期刊上發表了。
由於身處銀河系中﹐我們無法拍到銀河系的圖片﹐但是我們認為﹐它與其他棒旋星系是相同的﹐就像NGC4394一樣。
菲爾·薩頓是英國林肯大學的一名天體物理學高級講師﹐他研究各種天體﹐包括太陽系內外的行星﹐衛星﹐小行星和行星環。許多地球上的岩石都由熔化的或者半熔化的岩漿形成。而岩漿要麼直接來自於地幔(主要是固體但會緩慢在地殼之下流動的一層)﹐要麼是重新沸騰了古老已存地殼的一部分。隨著液態岩漿冷卻下來﹐固態岩石也就最終形成了。
通過岩漿的冷卻結晶﹐礦物形成了﹐並且能夠保留像鈾這樣的元素﹐這些元素會隨著時間的經過而發生衰變﹐形成一種天然的時鐘﹐記錄下礦物的年齡。不僅如此﹐它們還會保留其他元素﹐可以借此追溯它們「父輩」岩漿的組成﹐就像我們通過姓氏可以追溯到一個人的家族那樣。通過年齡和組成這兩條信息﹐我們可以重現地殼形成的時間線。然後﹐我們可以通過「傅利葉變換」算法﹐來破譯它主要的頻率。這個算法可以基本破譯出事件發生的頻率﹐就像破解做一個蛋糕需要往攪拌器中加入哪些食材那樣。
但是還有另外一個相同規律的進程。儘管我們的太陽系和銀河系的四個旋臂都繞著位於銀河系中心的巨大黑洞旋轉﹐但是﹐它們的運行速度卻是不同的。旋臂以每秒210公里的速度運行﹐而太陽以每秒240公里的速度運行﹐可以說我們的太陽系就在銀河系的懸臂中來回穿梭。你可以把旋臂當作是一個密集區﹐它減緩了星星通行的速度﹐像發生了交通擁堵一樣。
這個模型表明每次我們的太陽系穿越銀河系一條旋臂的時間是大約2億年。所以﹐地殼形成的時間似乎與此有某種聯繫﹐但是為什麼呢？
在距我們太陽系很遠的地方﹐有一團由冰冷的岩石碎片組成的雲被稱為奧爾特雲﹐我們認為﹐它圍繞著我們的太陽運行。當太陽系週期性地進入到一條銀河系旋臂中時﹐它和奧爾特雲就會相互作用﹐分解雲中的物質﹐使其更靠近太陽系的內部。其中有些物質甚至會撞擊地球。
銀河的構造與太陽系圍繞銀河系的運轉﹐對控制一些大的對地球的撞擊很重要﹐而這反過來也為早期地球地殼的產生孕育了條件。小行星帶岩石體相對頻繁地撞擊地球﹐平均速度為每秒15公里。而奧爾特雲噴發出的彗星撞擊速度則要更快些﹐平均每秒52公里。
我們認為﹐正是這些週期性的高能撞擊﹐被保存在微小礦物顆粒中的地殼生成記錄所追蹤。彗星在地球表面撞出了許多大坑﹐導致地幔減壓熔化﹐就像開一瓶汽水那樣。熔化的富含如硅﹑鋁﹑鈉﹑鉀等輕元素的岩石﹐實際上漂浮在濃厚的地幔之上。儘管有很多種方法可以產生大陸地殼﹐但最有可能是早期地球撞擊產生了能漂浮的地殼的種子。後來的地質過程產生的岩漿會附著在這些早期的種子上。
在大多數地球自然循環中﹐陸地地殼都至關重要—它與水﹐氧氣相互作用﹐形成了新的風化的產物﹐孕育了大多數金屬和生物碳。大的隕石撞擊是能摧毀一切生命的災難﹐然而﹐它也很可能是我們賴以生存的大陸地殼發展的關鍵。隨著星際小行星最近穿越太陽系﹐一些人甚至認為它們在宇宙中運送生命。
不論我們是如何到達這裡的﹐在一個晴朗的夜晚﹐抬頭仰望天空﹐看到星星和它們所勾畫出的輪廓﹐然後低頭看著你的腳﹐感受腳下的礦物顆粒﹑岩石和大陸地殼—所有這些都通過某種偉大的規律聯繫在一起﹐這實在令人歎服。
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