我正在融化 哈德时代的热量可能来自于撞击以及内部。地球是我们所知的唯一拥有浮力丰富的硅质大陆的行星。但尽管进行了几十年的研究，地质学家仍然对它们是如何形成的没有共识。“大陆大约在四十亿年前开始出现——那是我们所知道的最古老的大陆岩石，”澳大利亚珀斯的科廷大学地质学家蒂姆·约翰逊说道。“地球已经四十六亿年了，所以它们为何在那个时候开始出现尚不清楚，形成大陆地壳的机制也是如此。”约翰逊和他的同事们现在认为，地球上大陆的形成主要是由于持续的强烈小行星撞击，这使得早期的地壳保持足够热和薄，从而使浮力大陆成为可能。简而言之，我们所生存的陆地正是因为古老的宇宙轰击。 板块与上涌 研究大陆形成的问题在于，这一过程的地质证据几乎消失。已知的最古老的大陆型岩石在大约40.3亿年前结晶，正好是在哈德时代的末期（地球历史上最早的时代，涵盖其存在的前五亿年）。稀有的玄武岩岩石追溯到约42亿年前，而少数最古老的锆石晶体将记录推回到44亿年前。除此之外几乎没有其他东西。因此，研究大陆起源的科学家不得不在很大程度上依赖教育性猜测。“关于早期地球发生了什么存在巨大的争论，因为数据是如此稀缺，”约翰逊说。一种主流观点认为，像今天一样，哈德时代已经存在板块构造，大陆地壳在俯冲带上形成——即板块碰撞的区域。另一种观点认为，早期地球的温度太高，无法形成刚性的板块，地壳则是在从地球深处上升的地幔热柱上形成的，这种现象，约翰逊说，可以与熔岩灯内升起的蜡块相比较。然而，这两种观点的问题在于，根据大多数模型，地球似乎太冷，无法发生这一切。“人们试图理解地球的热量收支变化，没有人能把它适配上，”约翰逊说。“没有人能适配上，因为我们没有考虑来自地球外部的能量。”他认为，这种能量来自于当太阳系年轻时发生的更频繁的小行星和陨石撞击。然而，将这些撞击纳入早期地球的热量收支中证明相当具有挑战性，因为地球具有愈合伤疤的特殊方式。 月球发射 我们之所以不真正知道四十亿年前地球上发生了什么，是因为板块构造有效地将地球的表面循环回地幔。“唯一一个我们确实知道当时发生了什么的地方是月球，”约翰逊说。“我们已经派人去过那里。我们已经在那里收集了样本。我们从月球获得了大量高质量的数据。”因为月球没有板块构造，它的地壳是一个单一、坚固、连续的外壳。而约翰逊的团队指出，这个外壳上布满了撞击坑。通过与已知的月球样本进行校准，月球上的撞击坑计数使得约翰逊的团队能够估算在地球形成不久后，大型天体撞击我们最亲近的天体的频率。“根据地球更大的尺寸和更强的引力来推算这种撞击流量，清楚地表明地球必须遭遇了数千个直径超过10公里的撞击天体，”约翰逊说。当他的团队确定了撞击的最可能频率和撞击体的大小时，他们能够计算出这种巨大的轰击给地球所传递的能量，以及因此产生的热量。结果显示，是大量的热量。之前对早期地球热量收支的建模主要集中于内部来源，如从聚集和核心形成中遗留下的热量加上放射性同位素的持续衰变——我们认为这些是绝对主导的。约翰逊的宇宙轰击模型显示它们并不是。 产生热量 该团队专注于建模每次撞击的动能最终将如何转化为热量。约翰逊说，物理过程非常简单，即使细节复杂。“这真的就像将撞击物体的大小和速度转换为能量一样简单，”他解释道。当一个大型天体撞击时，部分冲击能量用于在撞击现场气化或熔化岩石。但，尤其是当撞击物体很大时，大部分能量都传播到下面的地幔。“这股能量基本上加热了整个上地幔，”约翰逊说。这种热量驱动更多的熔化和更多的玄武岩火山活动，这一过程不仅在实际碰撞的分钟到小时时间尺度内发生，而且在之后的数十亿甚至数亿年间继续进行。