我的煤炭网

我的煤炭网>新闻>综合信息>选矿知识>地球板块运动过程(板块运动之前的地球)

地球板块运动过程(板块运动之前的地球)

地球板块运动过程(板块运动之前的地球) 板块运动:创造地球生命的必要条件

板块构造只是影响地球可居住性的众多因素之一。也许直到科学家发现外星人,才能解开生命之谜。现在,地球是我们已知的唯一有生命的行星。

图为地球表面的样子(图片来源:Richard Bizley/SPL)

从微生物到有袋动物,地球上充满了各种各样的生命形式。但即使你把地球上所有的生物都去掉,地球还是会“活着”的。

其熔化的核心处于混乱状态,释放出一个磁场,环绕着整个地球。火山喷出气体,新鲜的岩浆流动创造出新的陆地。地球表面是由一块块拼图组成的,那些大如大陆的固体板块相互推挤、摩擦、碰撞& mdash& mdash在这激烈的活动中,山脉从地面升起,地球呈现出新的面貌。

地球不仅仅是生命的容器;它本身就是一个生命体。地球的地质代谢& mdash& mdash特别是地壳板块活动& mdash& mdash这是它成为宜居星球的主要原因。如果地球是宇宙中一块冰冷坚硬的石头空,我们所知道的生命很可能不会存在于地球上。至少在今天的地球上,地质学和生物学是并存的。

在所有的行星中,地球是我们已知的唯一一个拥有板块构造的行星,也是我们已知的唯一一个生命可以在其上生存的行星。但是,没有人能得出结论,板块构造是生命存在的必要条件。

是地壳板块的集合(图片来源:卡斯登施耐德/SPL)

天文学家在太阳系外发现了数千颗行星,其中一些可能存在生命条件。板块构造还可以提高生命存活的可能性& mdash& mdash尤其是那些更复杂的生物。如果外星人真的存在,他们也应该生活在一个活跃的星球上,那里经常发生板块运动等地质活动。

正如探索太阳系的宇宙飞船Tai 空所发现的那样,地球并不是唯一有地质活动的星球。月球和火星虽然没有板块构造,但是分别在月球和火星上有板块构造。月球地震(moonquakes)和火震(marsquakes)这样的地质现象时有发生。

木卫二,木星的卫星,是所有行星中支持生命生存的有力竞争者。

木星的几个卫星有活跃的火山活动和间歇泉。水星有磁场,这意味着它的核心至少有一部分是熔融物质。即使是曾经被视为宁静的冰雪世界的冥王星,原本也充满了高耸的冰川和雪原,其地貌的多样性超乎科学家的想象。

但是,地质活动和板块构造仍然是两个概念。它是太阳系中唯一一颗外壳像破蛋壳一样裂成几块板的行星。这些坚硬的地壳板块有数百公里深,漂浮在可延展的地幔上。

太阳系中的许多其他行星,它们古老的表面布满了具有数百万年甚至数十亿年历史的陨石坑。但是在地球上,地壳板块是可以移动和浮动的,所以地球表面的形状是不断变化的。在大洋中脊,上升的岩浆形成了新的地壳,将两个地壳板块推得更远。

当两个地壳板块相互挤压时,其中一个可能被压在另一个下面。这个板块的下降可能导致海沟或火山爆发。还有这样一种情况,比如喜马拉雅山,就是大陆板块互相向上推,没有一个压在另一个下面。

这些对地球生命的存在至关重要。

如果没有板块构造学,地球就会像金星一样,变成一个没有人可以居住的炎热星球。

地壳活动从地球表面带来碳,并控制大气中的二氧化碳含量。二氧化碳是一种温室气体:如果大气中二氧化碳过多,就意味着温度过高。

"如果地球表面温度持续上升,地球最终会变得像金星一样,”美国耶鲁大学地球物理学家Jun Korenaga说。如果地表温度太低,所有的热量都从地球逸出,那么地球就会太冷,不适合人类居住。

因此,碳循环就像一个地球恒温器,在必要的时候进行自我调节(人类活动中二氧化碳过量排放导致的气候变化因素不包括在内)。气候变暖还会造成多雨的气候,雨水有助于带走大气中的二氧化碳。

二氧化碳溶解在雨滴中,落在光秃秃的岩石上。雨水和岩石之间发生化学反应,释放出碳和矿物质,如岩石中的钙。雨水流入江河溪流,最终流入大海。在这个过程中,碳会形成碳酸盐岩、贝类等有机物。

碳酸盐沉积在海床上,在下面受压的地壳板块上,将碳输送到地球内部,火山以二氧化碳的形式将碳注入大气。

几亿年后,这个循环终于完成了。

板块构造活动将碳带入和带出地球。

板块构造在碳循环的每一个过程中都发挥着作用。下沉的板块将碳送入地幔,地壳活动将新鲜的岩石带到地表。裸露的岩石对释放矿物质的化学反应至关重要。板块运动中形成的山脉会将大气向上输送,当大气冷却凝结后会形成雨滴吸收大气中的碳。

火山也发挥了作用。"板块运动使火山长期保持活跃,”宾夕法尼亚州立大学地球物理学家Brad & middot布拉德·福利说。"如果火山不将二氧化碳送回大气层,地球将变得非常寒冷,甚至冻结。"

保持温暖的气候条件对地球的可居住性至关重要。然而,板块构造还有其他贡献。例如,研究表明,侵蚀和风化过程促使岩石释放铜、锌和磷,并将它们带入海洋。

这些是浮游生物等有机生物的重要营养物质。从历史上看,很有可能是它们造成了生物大爆炸,比如5.4亿年前的寒武纪大爆炸。还有证据表明,侵蚀在地球上发生的频率较低& mdash& mdash海洋中的营养物质相应减少& mdash& mdash伴随着物种的大量灭绝。

热液喷口是生态系统多样性的来源。

在大陆板块运动过程中,板块构造还可能创造各种生态环境,促进生物进化。几百万年来,大陆板块一直在地球表面漂移,从一个气候带漂移到另一个气候带。如果没有板块构造,地球就不会有如此多样的地理特征,并提供如此广泛的栖息地。

板块构造也与海底的深海热泉密切相关。在一个板块的边缘,海水会通过裂缝侵入,侵入的海水会被岩浆加热到几百度以上,热水会再次释放到海水中。深海热泉最早发现于20世纪70年代,是生态多样性的源泉。也有科学家认为,正是像这样的温泉活动,给地球带来了第一批生命。

板块的长期运动也会影响地球磁场。地球磁场充当了一个屏障,防止大气被太阳风吹走。大气是生命生存的另一个重要因素。地球磁场是由熔化的地核中铁的搅动产生的& mdash& mdash这种强烈的搅动是由对流引起的,在对流中,温度较高的液体上升,温度较低的物质沉淀。地球核心是否发生对流& mdash& mdash对流运动是否产生磁场& mdash& mdash取决于地球的冷却速度。

"与没有板块构造相比,有了板块构造,地球内部的冷却速度更快,”华盛顿卡内基研究所地球物理学家彼得& middot彼得·德里斯科尔说。更快的冷却速度产生对流运动和磁场。例如,火星和金星没有我们所知的板块构造、液体核心、磁场或生命形式。

板块构造对地球生命的重要性不言而喻,但是外星生命呢?

目前已经发现了数以千计的系外行星。

天文学家估计,我们的银河系中大约有1000亿颗行星,其中包括许多地球大小的行星处于可居住区,可居住区是指行星和恒星之间既不太热也不太冷,允许液态水存在的区域。天文学家甚至发现了比邻星的一颗行星,它是离太阳系最近的恒星。

处于有液态水的宜居带是任何星球上生命生存的最重要条件。另外,还要看板块构造是如何运作的。

"板块构造对生命的生存非常有帮助,”美国斯坦福大学地球物理学家Norm & middot睡眠说。如果一个星球有板块构造,他说:“可居住性会大大提高。"

当然,任何关于其他星球可居住性的讨论都只是基于猜想。迄今为止,地球是我们已知的唯一可居住的星球。

"板块构造对我们所知道和喜爱的生物来说是不可或缺的,”美国亚利桑那州立大学行星科学家呼唤&布尔说;埃尔金斯&布尔;呼唤·埃尔金斯-坦顿说。"但对于广义上的生活来说,并不是必须的。"

比如在地球上,板块构造的主要任务就是调节碳循环。然而,在另一个星球上,可能不需要板块构造来执行维持碳循环的任务。

即使没有板块运动,夏威夷的火山也会喷发。

一些火山,比如那些创造了夏威夷群岛的火山,不需要板块运动。

"福利说,只要有火山活动,就有办法将二氧化碳输送到大气中。"火山活动还会产生新的风化岩石,所以碳循环的这两个部分都可以完成。"

没有板块压力,但是碳还是可以运进地球内部,这就有些复杂了。没有板块构造的行星被称为“静止盖行星”(staddy-lid planet),这样的行星,它的表面是一个硬壳,把碳元素锁在里面。但外壳内部温暖柔软,比地幔还厚,而且因为足够柔软,所以具有像糖蜜一样的渗透功能,可以将碳渗透到行星中,然后通过火山活动释放碳。

然而,即使这种碳循环能够发生,也可能不会持续很久,行星的可居住时间可能很短。福利说,如果没有板块构造,火山活动迟早会消亡。

一些研究人员认为,地球上的生命可能不需要板块构造。2016年,悉尼麦考瑞大学行星科学家Craig & middot克雷格·奥尼尔发明了一套计算机模型,发现地球是很久以前的& mdash& mdash甚至在41亿年前生命刚出现的时候& mdash& mdash没有板块构造。如果地球上最初出现生命时没有板块结构,那么就意味着板块结构对生命来说不是必须的。

然而,其他研究人员认为,得出这一结论还为时过早。"福利说,我们需要批判性地看待任何关于地球早期的猜想。用不同的模型做不同的假设,会得出不同的答案。

图为地球表面出现时的样子。

最后,研究人员同意板块构造确实有助于生命的出现。但是没有人能断定板块构造对生命是必要的。"我们对板块构造知之甚少,所以无法判断它是否对可居住性起关键作用,Elkins & middot唐顿说。直到20世纪下半叶,科学家才发展出相关理论,他们还没有完善对地球的研究,更不用说其他星球了。

使地球理论复杂化的一个因素是板块构造和生命之间的密切关系。"这些地质循环使地球更适合居住,”Sleep说。然而,生物条件同样重要。"生命已经进化了40亿年,以适应在这样一个具有板块构造的星球上生活的特征。"也许地球对板块构造的依赖仅仅是因为进化。

即使板块构造对生命来说是必要的,天文学家可能也无法判断一颗行星是否有板块构造。太阳系外的行星如此遥远,即使最好的望远镜也只能识别行星大气层中的化学成分,能够做到这一点已经很了不起了。在星际之旅实现之前,我们几乎无法观测到某个星球是否存在板块构造。

"我们只能探测到我们自己的星球和它的板块构造,因为我们正站在上面,”Elkins & middot唐顿说。

板块构造只是影响地球可居住性的众多因素之一。也许直到科学家发现外星人,才能解开生命之谜。现在,地球是我们已知的唯一有生命的行星。

 
免责声明:本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。

下一篇:清水混凝土施工在高层住宅工程中的运用1

上一篇:基坑爆破开挖的成功尝试