令人驚嘆的視頻展示了地球在 18 億年中發(fā)生了多大的變化

利用地球表面巖石內(nèi)部的信息，我們重建了地球在過去 18 億年中的板塊構(gòu)造。

這是地球的地質(zhì)記錄第一次被這樣使用，回顧如此遙遠(yuǎn)的過去。這使我們能夠嘗試?yán)L制這顆行星過去 40% 的歷史地圖，您可以在下面的動(dòng)畫中看到。

這項(xiàng)工作由中國(guó)海洋大學(xué)的 Xianzhi Cao 領(lǐng)導(dǎo)，現(xiàn)已發(fā)表在開放獲取期刊上地球科學(xué)前沿.

美麗的舞蹈

通過悠久的歷史繪制我們的星球，創(chuàng)造了一種美麗的大陸舞蹈——本身就令人著迷，是一件自然藝術(shù)作品。

它從大家熟悉的世界地圖開始。然后印度迅速向南移動(dòng)，緊隨其后的是東南亞作為岡瓦納的過去大陸在南半球形成。

大約 2 億年前（馬 或兆年幣在重建中），當(dāng)恐龍在地球上行走，岡瓦納與北美、歐洲和北亞相連，形成了一個(gè)稱為盤古大陸的大型超級(jí)大陸。

然后，重建繼續(xù)穿越時(shí)間。Pangaea 和 Gondwana 本身是由較舊的板塊碰撞形成的。隨著時(shí)間倒流，出現(xiàn)了一個(gè)名為 Rodinia 的早期超大陸。

它并不止于此。反過來(lái)，羅迪尼亞是由大約 13.5 億年前一個(gè)名為 Nuna 的更古老的超大陸分裂而成的。

為什么要繪制地球的過去？

在太陽(yáng)系的行星中，地球因其板塊構(gòu)造而獨(dú)一無(wú)二。它的巖石表面被分裂成碎片（板塊），這些碎片（板塊）相互磨合并形成山脈，或者分裂并形成裂縫，然后被海洋填滿。

除了引起地震和火山外，板塊構(gòu)造還將巖石從深處推向山脈的高處。這樣，遠(yuǎn)在地下的元素可以從巖石中侵蝕，最終沖入河流和海洋。從那里，生物可以利用這些元素。

這些必需元素包括磷和鉬，前者形成 DNA 分子的框架，后者被生物體用來(lái)從大氣中去除氮并制造蛋白質(zhì)和氨基酸——生命的基石。

板塊構(gòu)造還暴露了與大氣中的二氧化碳反應(yīng)的巖石。巖石鎖住二氧化碳是地球氣候在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的主要控制因素——比動(dòng)蕩要長(zhǎng)得多氣候變化我們負(fù)責(zé)今天。

理解深層時(shí)間的工具

繪制地球過去的板塊構(gòu)造圖是能夠通過地球歷史構(gòu)建完整數(shù)字模型的第一階段。

這樣的模型將使我們能夠檢驗(yàn)關(guān)于地球過去的假設(shè)。例如，為什么地球的氣候會(huì)經(jīng)歷極端“Snowball Earth” 波動(dòng)或原因當(dāng)它發(fā)生時(shí)，氧氣在大氣中積聚.

事實(shí)上，它將使我們能夠更好地理解深行星和地球表面系統(tǒng)之間的反饋，這些系統(tǒng)支持著我們所知道的生命。

還有更多內(nèi)容要學(xué)習(xí)

如果我們要了解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如何可用于推動(dòng)進(jìn)化，那么對(duì)地球的過去進(jìn)行建模是必不可少的。這復(fù)雜細(xì)胞的初步證據(jù)與所有動(dòng)植物細(xì)胞一樣，細(xì)胞核可以追溯到 16.5 億年前。

這接近重建的開始，接近超大陸 Nuna 形成的時(shí)間。我們的目標(biāo)是測(cè)試 Nuna 形成時(shí)生長(zhǎng)的山脈是否可能為復(fù)雜細(xì)胞進(jìn)化提供了動(dòng)力。

地球上的大部分生命都在進(jìn)行光合作用并釋放氧氣。這將板塊構(gòu)造與大氣的化學(xué)作用聯(lián)系起來(lái)，其中一些氧氣溶解到海洋中。

反過來(lái)，許多關(guān)鍵金屬（如銅和鈷）更易溶于富氧水。在某些條件下，這些金屬會(huì)從溶液中沉淀出來(lái)：簡(jiǎn)而言之，它們會(huì)形成礦床。

許多金屬形成于火山的根部，沿著板塊邊緣出現(xiàn)。通過重建古代板塊邊界隨時(shí)間的變化，我們可以更好地了解世界的構(gòu)造地理，并幫助礦物勘探者找到現(xiàn)在埋藏在更年輕的山脈下的富含金屬的古老巖石。

在這個(gè)探索太陽(yáng)系及其他世界的時(shí)代，值得記住的是，我們自己的星球上有很多東西我們才剛剛開始瞥見。

有 46 億年的時(shí)間需要研究，我們走過的巖石包含了地球在這段時(shí)間內(nèi)如何變化的證據(jù)。

繪制地球過去 18 億年歷史的首次嘗試是繪制世界地圖這一科學(xué)重大挑戰(zhàn)的一次飛躍。但這只是 – 第一次嘗試。從我們現(xiàn)在的起點(diǎn)開始，未來(lái)幾年將看到相當(dāng)大的改進(jìn)。

作者要承認(rèn)這項(xiàng)研究主要由 Xianzhi Cao、Sergei Pisarevsky、Nicolas Flament、Derrick Hasterok、Dietmar Muller 和 Sanzhong Li 完成;作為合著者，他只是研究網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)齒輪。

作者還感謝來(lái)自阿德萊德大學(xué)構(gòu)造學(xué)和地球系統(tǒng)小組的許多學(xué)生和研究人員，以及從事本研究基礎(chǔ)地質(zhì)工作的國(guó)內(nèi)和國(guó)際同事。

艾倫·柯林斯， 地質(zhì)學(xué)教授，阿德萊德大學(xué)

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