天文
地球是唯一具有构造板块的行星吗?
在地球上,构造板块形成山脉,引发海啸,形成火山。用进化生物学家Theodosius Dobzhansky的话来说,除了这个过程,世界表面上的一切都没有意义。地球的最外层由以缓慢速度移动的构造板块组成。其中一些板块包含整个大陆或亚大陆。其他板块位于海洋之下,等待被拉入地球的超高温核心。
但其他行星的情况如何呢?它们是否也经历构造板块运动,还是这种现象仅限于地球?嗯,在这方面,我们的家园似乎是独一无二的。当然,其他行星在地质活动方面也很活跃,但我们尚未在宇宙中的其他地方找到类似地球的构造板块系统。
宇宙中的苹果
Thomas Watters是华盛顿特区国家航空航天博物馆的高级科学家,行星构造板块是他的研究兴趣之一。在一封电子邮件中,他表示,尽管地球至少有15个移动板块,但所有证据表明水星是一个单板块行星。
这意味着水星的表面不能像我们所知道的那样经历构造板块运动。在地球上,独立的板块分离、正面碰撞或相互摩擦。我们在水星上并没有真正看到这些事情发生,因为该行星只有一个板块可供使用。尽管如此,它的地壳并不完全惰性。在地表下深处,水星的内部正在冷却。地下温度的下降迫使行星的核心收缩,而地壳也做出了相应的反应。
没错,水星正在缩小。
Watters说:“地壳必须适应这种体积的减少。”它确实做到了。随着行星变小,水星的单一板块被压缩起来。如果你在表面上徒步旅行,你会遇到高峭的悬崖和细长的山谷。根据Watters的说法,这些特征是“由推覆断层形成的,其中地壳材料被推在一起,断裂,一部分地壳被推到另一部分之上。”类似的断层可以在地球上找到,尤其是在两个板块汇聚的地方。
Watters是2016年一篇关于水星部分断崖的主要作者,这些断崖是由断层形成的阶梯状山脊。他的团队研究的这些断崖似乎不到5000万年,按地质标准来说,它们非常年轻。它们的年龄表明水星仍然经历地壳运动。
那篇论文的合著者之一是科罗拉多州的天文学家Clark R. Chapman。他将该行星比作一个干瘪的水果。Chapman解释说:“水星的地壳已经缩小了很多,而且很可能还在继续缩小,因为内部正在冷却和收缩。”“一个粗略的类比可以是苹果的皮:当苹果的内部逐渐干燥和收缩时,会导致苹果的皮起皱。”这个过程在我们更近的地方也在进行着。像水星一样,地球的月球是一个只有一个板块的天体,现在随着其核心冷却而缩小。
火星和金星
火星的风景一定很迷人。这颗红色行星拥有太阳系最大的火山和最大的峡谷。科学家将后者命名为“马林纳里斯峡谷”。它长3000公里,宽600公里,使地球上最大的峡谷看起来像是混凝土车道上的裂缝。
火星还以其所谓的地壳二分性而闻名:南半球的地壳平均厚度为58公里。然而,北半球的地壳平均厚度只有32公里。沃特斯说,这种“地形上的对比”让人想起了“地球的大陆和海洋盆地之间的差异”。
这种差异可能是构造板块的杰作吗?加州大学洛杉矶分校的地质学教授An Yin曾写过多篇关于火星表面的论文。2012年,他提出火星高原可能是由俯冲带造成的,俯冲带是一个板块下潜到另一个板块下面的地方。同年,他将马林纳里斯峡谷称为可能是两个板块之间的边界区域。
An Yin表示:“这些都是根据我们所知的支持的假设,但在未来几十年里,随着更多数据的出现,情况可能会改变。”目前,他认为火星具有一种原始形式的构造板块运动。然而,即使这是真的,火星也没有很多板块。此外,火星上与板块相关的活动似乎比地球上的活动速度慢得多。
现在让我们转向我们的另一个天体邻居。金星浓厚的大气层使其难以调查。尽管如此,我们已经了解到了一些关于它的表面的事情。Watters说:“金星目前的地壳相对年轻。”根据一些陨石留下的陨石坑,它现今的表面不到10亿年。
然而,年龄并不是一切。就像地球一样,金星也有自己的山脊、断层和可能活跃的火山。2017年的一项研究认为,金星的地形很大程度上归功于史前地幔柱。这些是由于地幔柱释放的熔岩达到行星地壳时产生的。当它们这样做时,它们通常会在火山活动的“热点”处产生。在地球上,地幔柱释放的熔岩形成了夏威夷群岛和冰岛。
理论上,热点释放的火山材料可以解释金星表面上的冠状结构的存在。这些地幔柱甚至可能导致冠状结构边缘周围形成非传统的俯冲带。虽然不完全是构造板块运动,但仍然相当有趣。
一些科学家认为板块构造的存在可能是生命的前提条件。正如我们讨论过的,板块往往促进火山喷发,向大气层释放二氧化碳。这种排放帮助保持地球的温度稳定适中。这只是它们为生物提供的众多好处之一。谁知道呢?已知的只有地球孕育了生命。也许它非正常的构造组成就是其中的原因之一。
Q&A
如果地球没有板块构造,会是什么样子?
如果没有板块构造,地球会更热,表面会被厚厚的岩浆层覆盖。最终这个行星上将不会有生命。哪颗行星有活跃的板块构造?
地球是已知唯一有活跃板块构造的行星。为什么只有地球有板块构造?
板块构造仅存在于地球的原因还不完全清楚。然而,人们认为自由的地表水的存在是一个因素。地球是唯一有地震的行星吗?
地球上的地震主要是由板块运动引起的。月球和火星也有地震,但是由不同的因素引起的。
本文译自 HowStuffWorks,由 BALI 编辑发布。