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一項新的研究發現，地球上最早的大陸的出現時間可能比過去預想中早了約7.5億年，並且其從海洋中浮現的方式與現代大陸上升的方式完全不同——早期的固體岩石可能會漂浮在從地下湧出的岩漿上，形成大陸。
與其他任何已知行星不同，地球表面同時存在陸地和海洋。陸地的出現極大地影響了大氣層、海洋、氣候和生命繁衍。例如，大陸上湧現的徑流（編者注：降雨超過土壤入滲量時產生的地表水流）是海洋中許多關鍵營養物質的主要來源，比如磷——一種構成DNA和其他重要生物成分所必需的元素。
該項研究的共同作者、澳大利亞墨爾本莫納什大學（Monash University）的地質學家Priyadarshi Chowdhury表示：“對於地球早期生命形式的建立和維持來說，將這些必需營養物質輸送進早期地球的海洋至關重要。因此第一塊陸地的出現對於我們的星球而言是一個關鍵事件。”
地球上最早的大陸克拉通（Craton），在何時以怎樣的方式從海洋中浮現，是一個仍未確定的問題。過去的研究認為，它的出現大約始於25億年前，由板塊構造運動驅動——當今地球表面巨大岩石板塊的漂移、撞擊和沉降都屬於板塊構造運動。
在該項新研究中，研究人員將研究重點聚焦於一塊古老的大陸碎片——辛格布姆克拉通（Singhbhum Craton），它構成了印度東部的部分地區，擁有著地球上最古老的土壤。透過分析36億至28億年前的火山岩和沉積岩，研究人員嘗試建立模型以瞭解克拉通從海洋中上升的時間和機制。
以往的研究重點通常集中在岩石中發現的微小痕跡上，這些痕跡記錄了大陸上升和侵蝕導致的全球性海洋化學成分變化。該項研究的共同作者、澳大利亞布里斯班昆士蘭大學（University of Queensland）的地質學家Jacob Mulder表示：“不過，由於海洋麵積廣大，可能需要經過數千萬年甚至數億年其化學成分才會在全球範圍內產生足夠大的變化，才能被岩石中保留的地球化學標記記錄下來。”
相比之下，這項新研究將重點放在最早的克拉通上河流和海灘的罕見沉積岩。Chowdhury指出，這些遠古岩石中微觀鋯石顆粒的年齡或許為早期大陸出現的時間“提供了最直接和明確的限定”。
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這項新研究表明，地球上克拉通的出現最早始於33億年前，比以往多數模型預測的時間早了約7.5億年。此外，研究人員指出，板塊構造運動可能並未在這些克拉通的上升過程中發揮重要作用。
Mulder說：“隨著來自地球深處的岩漿的注入，克拉通逐漸膨脹，因此很可能上升到海平面以上，可見第一批大陸上升到海平面的過程可能與今天地殼上升的過程完全不同。”
大陸岩石在化學分解的過程中可以捕獲溫室氣體二氧化碳。Chowdhury表示：“地球上最早的陸地在33億至30億年前的浮上及其風化作用使大氣中的二氧化碳含量下降，進而導致了全球氣溫下降，在約30億年前的地質記錄中第一次出現的冰川沉積物也印證了這一假設。”
此外，Mulder表示：“大陸上浮引發了地球表面環境的根本性變化，這對於一些關鍵礦床的開發至關重要。例如，地球上最大的鐵礦床形成於新生大陸地殼周圍的淺海中。該項研究將有助於開發下一代模型，從而進一步瞭解支撐著現代社會的金屬礦床的形成過程和位置。”
美國馬里蘭大學（University of Maryland）的地質學家Michael Brown並未參與這項研究，他指出，應該進一步研究同一年代範圍的所有主要克拉通，從而全面瞭解克拉通的上升。
Chowdhury也表示，對其他古代大陸碎片的類似研究將有助於更好地瞭解全球範圍內大陸出現的時間和範圍。
同時，科學家們也提醒稱目前仍無法確定早期地球擁有多少陸地。Mulder表示，更好地估計約30億年前存在多少裸露地面“對於理解各種地球化學迴圈的演變至關重要”。
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此外，目前尚不確定地球最早的大陸的平坦程度。Chowdhury問道：“早期的大陸大多是平坦的，還是有著包含大型山脈在內的重要地形？”他還指出，地形情況將影響陸地物質發生侵蝕並流入早期海洋的速度。
科學家們11月8日在《美國科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上詳細介紹了他們的發現。
撰文：Charles Q. Choi
翻譯：劉羽暢
編輯：魏瀟
引進來源：Insidescience
本文來自：中國數字科技館
