板块构造是在地球上生命首次形成时发生的吗
地球是一个充满活力和不断变化的星球。从山脉和海洋的形成到火山的喷发，我们星球的表面处于不断变化的状态。这些变化的核心是板块构造的强大力量——地壳板块的运动。这一基本过程塑造了我们星球目前的地形，并继续在其未来发挥作用。
但是早期地球的板块构造活动是什么样的呢?这个过程是否发生在生命被认为已经形成的时期?
“现代地球的动态构造性质是今天生命存在的原因之一，”罗切斯特大学地球与环境科学副教授Dustin Trail实验室的博士后研究助理Wriju Chowdhury说。“探索早期地球的地球动力学和岩性多样性可能会揭示生命最初是如何在我们星球上开始的。
Chowdhury是发表在Nature Communications上的一篇论文的第一作者，该论文概述了罗切斯特研究人员如何使用小锆石晶体来解锁有关早期地球岩浆和板块构造活动的信息。这项研究提供了化学证据，证明板块构造最有可能发生在4亿多年前，当时人们认为生命首次在我们的星球上形成。这一发现可能有助于寻找其他行星上的生命。
板块构造为地壳的形成和破坏提供动力
特雷尔说，现代地球上的板块构造“极其重要”，因为它是“地壳形成和破坏的主要机制”。
地球是唯一已知的具有周期性破坏和创造的移动上地壳的行星。该过程将铁和镁等关键元素从地球内部输送到地球表面，并控制地球的水和碳循环。但是，对地质学家来说更重要的是，板块构造融化并混合岩石以产生具有特定化学成分的岩浆，具体取决于所涉及的岩石和“破坏”发生的位置。因此，岩浆的化学组成可以表明创造它的构造风格。
古代晶体作为微小的时间胶囊
Chowdhury和他的同事使用锆石进行了研究 - 岩石中的微小晶体，就像小时间胶囊一样。锆石含有微量的化学元素，在晶体形成时被锁定在晶体中。研究人员对锆石进行年代测定，然后向后工作，锆石揭示了有关锆石结晶的母岩浆化学组成的信息。然后，研究人员利用有关岩浆的信息来重建早期地球的物理和化学环境，并推断出锆石形成的早期地球的板块构造风格。在这种情况下，锆石大约有 3.8 到 4 亿年的历史。
根据乔杜里的说法，大多数研究人员使用锆石推断有关早期地球的信息，以创建概率模型以呈现不同的构造场景。乔杜里和他的同事们更进一步，不仅描述了锆石，还描述了母岩浆。
“母岩浆更直接和可靠，因为它们更接近源头 - 实际的构造风格，”乔杜里说。“我们的研究描述了锆石的硅和氧同位素含量以及亲本岩浆的微量元素含量，这在以前没有结合和提出过。
Chowdhury，Trail和他们的同事发现早期地球岩浆与在构造活跃板块边界(如喀斯喀特和阿留申群岛链或日本和安第斯山脉地区)形成的现代岩浆之间存在化学相似性。
“这表明从古代到现代的构造连续性，”Trail说。“也就是说，我们的研究表明，数十亿年前的地球可能与今天类似。
宜居行星的关键特征
研究人员没有确定板块构造开始时是否存在生命 - “生命和构造都没有准确的开始日期，”乔杜里说，并指出地质学界在这些问题上存在分歧。但新数据提供的化学证据表明，板块构造可能发生在4亿年前。
他继续说，无论如何，板块构造是地球目前拥有温带生活环境的一个关键原因，并且可能是在其他行星上寻找宜居生活环境的重要因素。
“如果有一些行星的活力，生命起源的机会就会成倍增加，”他说。