羅切斯特的研究人員Wriju Chowdhury和Dustin Trail使用微小的鋯石晶體揭示了早期地球的信息，這些晶體已有數十億年的曆史，大小不到一毫米(比例尺以微米為單位，其中1微米= 0.000001米)。研究人員使用一種叫做陰極發光的成像技術，這種技術從陰極向樣品發射電子。晶體上的孔來自激光，激光去除了部分顆粒，使研究人員能夠獲得化學信息。鳴謝:史密森學會
（神秘的地球uux.cn）據University of Rochester：地球是一個動態的、不斷變化的星球。從山脈和海洋的形成到火山的爆發，我們星球的表麵處於不斷變化的狀態。這些變化的核心是板塊構造的強大力量——地球地殼板塊的運動。這一基本過程塑造了我們星球目前的地形，並將在未來繼續發揮作用。
但是早期地球的板塊構造活動是什麽樣的呢？這個過程甚至發生在生命被認為已經形成的時期嗎？
“現代地球的動態構造性質是今天生命存在的原因之一，”羅徹斯特大學地球和環境科學副教授Dustin Trail實驗室的博士後研究員Wriju Chowdhury說。“探索早期地球的地球動力學和岩性多樣性可能會揭示生命最初是如何在我們的星球上開始的。”
Chowdhury是發表在《自然通訊》上的一篇論文的第一作者，該論文概述了羅切斯特研究人員如何使用小鋯石晶體來解開關於早期地球岩漿和板塊構造活動的信息。這項研究提供了化學證據，證明板塊構造很可能發生在42億年前，當時生命被認為首次在我們的星球上形成。這一發現可能有助於尋找其他星球上的生命。
板塊構造推動了地殼的形成和毀滅
特雷爾說，現代地球上的板塊構造“極其重要”，因為它是“地殼生成和毀滅的主要機製。”
地球是唯一一個已知的擁有移動的上地殼的行星，上地殼周期性地被摧毀和創造。這一過程將鐵和鎂等關鍵元素從地球內部輸送到地球表麵，並控製地球的水循環和碳循環。但是，對地質學家來說更重要的是，板塊構造融化並混合岩石，產生具有特定化學成分的岩漿，這取決於所涉及的岩石和“毀滅”發生的位置。因此，岩漿的化學組成可以顯示出創造它的構造樣式。
古老的水晶就像微小的時間膠囊
Chowdhury和他的同事使用鋯石進行了他們的研究，鋯石是岩石中的微小晶體，就像小型時間膠囊。鋯石含有微量的化學元素，這些元素在晶體形成時就被鎖定在晶體中了。研究人員確定了鋯石的年代，然後反向研究，鋯石揭示了鋯石從中結晶的母岩漿的化學組成信息。然後，研究人員利用有關岩漿的信息來重建鋯石形成期間早期地球的物理和化學環境，並推斷板塊構造類型。在這種情況下，鋯石的年齡約為38至42億年。
根據Chowdhury的說法，大多數研究人員使用鋯石來推斷早期地球的信息，以創建概率模型來呈現不同的構造場景。喬杜裏和他的同事們更進一步，不僅描述了鋯石，還描述了母岩漿。
“母岩漿更加直接和可靠，因為它們更接近源頭——實際的構造樣式，”喬杜裏說。“我們的研究描述了鋯石的矽和氧同位素含量以及母岩漿的微量元素含量，這是以前沒有合並和介紹過的。”
Chowdhury，Trail和他們的同事發現了早期地球岩漿和現代岩漿之間的化學相似性，這些岩漿產生於構造活躍的板塊邊界，如喀斯喀特和阿留申群島鏈或日本和安第斯山脈的區域。
“這表明了從古代到現代的構造連續性，”特雷爾說。“也就是說，我們的研究表明，幾十億年前的地球可能會像今天這樣運作。”
可居住星球的一個關鍵特征
研究人員沒有確定板塊構造開始時生命是否存在——“生命和構造都沒有準確的開始日期，”喬杜裏說，並指出地質學界在這些問題上存在分歧。但是新的數據提供了化學證據，表明板塊構造可能發生在42億年前。
他繼續說，不管是什麽情況，板塊構造是地球目前擁有溫和生活環境的一個關鍵原因——也可能是在其他星球上尋找可居住生活環境的一個重要因素。
“如果有一些行星動力，生命起源的機會會成倍增加，”他說。

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