沒有板塊運動的地球會是怎樣的?科學家認為將會是真正的世界末日

  沒有一個地質藝術家能和地球板塊構造學相提並論。正是由於這項每時每刻都在進行的板塊運動,我們才有了山脈和海洋,可怕的地震,熾熱的火山爆發,每一秒鐘都有新的陸地誕生。

  但沒有什麼是永恆的。

  最終,地幔會冷卻到某個的程度,以致於這個遍佈全行星的傳送帶會逐漸停止運轉,在那時候,你就可以告別碳循環了,以及不斷重塑和重組的大陸塊(它們是千百年來進化的主要驅動力。)

  國際地質科學聯合會(International Union of Geological Sciences)主席、數學地球科學家Quiming Cheng是最新一位承負責預測這一黯淡日子何時到來的人,他估計,這一天將會在大約14.5億年後到來,這遠早於大約54億年後太陽膨脹成為紅巨星併吞噬我們的那一天。

  這項發表在本月《岡瓦納研究》(Gondwana Research)上的研究引發了爭議。一些專家認為,我們永遠無法準確預測板塊構造什麼時候終結。但科學家們大體上同意這樣的結局終有一天會到來,這將使地球走上一條地質停滯的道路。

  那麼,當這些主要的行星進程停止時,我們的家園將會變成什麼樣子呢?

  構造拼圖

  搞清楚這一點意味著首先要了解板塊構造是如何工作的。地球在45.4億年前誕生於早期太陽系的廢墟中。一旦完全熔化,岩石中形成的熱量和放射性物質就開始逸出。隨著地球的冷卻,地球進入了目前的層狀結構,有致密內部鐵核,液態外部核,脆弱的上部地幔和地殼,下層地幔的塑料狀高溫岩石則被夾在中間。

  在6億到35億年前的某個時間段,由地殼和上地幔組成的板塊——統稱為岩石圈——變得寒冷而緻密,足以沉入下地幔,開啟了板塊構造的時代。岩石圈被分割成板塊拼圖,板塊不斷地在地球表面碰撞,推動著海洋上方和下方的地質活動。

  在洋中脊,地幔物質上升、解壓並引發大量融化,形成海洋岩石圈。更冷更密集的板塊邊緣幫助將岩石圈板塊從這些山脊拉到深處。它們通常潛入密度更低的大洋或大陸板塊下,這一過程被稱為俯衝。這種活動會在地表產生火山爆發和新的地殼。

  當兩塊大陸板塊碰撞時,它們會彎曲,形成山脈,如阿爾卑斯山脈或喜馬拉雅山脈。上升的地幔柱有時會出現在大陸板塊或海洋板塊之下,這種不斷移動的融化中心形成了火山鏈。

  不過,到了某一時刻,地幔會冷卻到某種的程度,以至於板塊再也無法沉入其中,一些研究曾試圖預測這種情況何時會發生。

  Cheng的新論文基於30億年前到現在地球岩漿活動的強度,利用數學模型估計地幔冷卻的速度。他說,這讓我們對板塊構造何時結束有了一階估計。

  在通往靜止的道路上

  美國地質調查局的地球物理學家肯·哈德納特( Ken Hudnut)說,不管這個數字有多精確,板塊構造將不可避免地停止。當這一天到來的時候,“很可能就是我們所知道的世界末日。”

  地球很可能會進入一個單一的蓋層,一個由巨大的板塊組成的完整拼圖,不再漂移或下沉。造山運動將會停止,但地球仍會有大氣層,所以風和浪的侵蝕將會把那些雄偉的山峰風化為丘陵高原,最終,大部分被夷為平地的大陸將被淹沒在水下。

  俯衝帶將不復存在,因此,雖然地震仍會不時發生,但7級以上的真正驚天動地的地震將會成為歷史。與此同時,世界上大部分的火山爆發也將會停止——儘管火山不會被完全熄滅。

  火星是一個失敗的板塊構造的世界,但它確實成功地鍛造了一些令人印象深刻的火山特徵,包括太陽系內最大的火山奧林匹斯山。在沒有板塊移動的情況下,這個長時間存在的上升地幔柱將大量的地殼熔融集中在一個點上。

  未來地球的地幔會保持足夠的溫度來對流和部分融化,我們也將會繼續得到類似但分散的火山噴發的固定熱點。在地球上,我們永遠不會會有像奧林匹斯山那樣大的東西,因為我們的引力場太強大了,任何大而高的東西都會沉入地殼。相反,我們的多數火山會更低矮,分佈更廣。

  就像現在正在發生的那樣,下部岩石圈的一部分會繼續剝落並落入地幔中特別熱的部分。這將導致地幔物質在原地上升,推高地殼,形成孤立的山脈和相關盆地。這種活動會引起輕微的地震,甚至可能造成更多的火山活動。

  “這些是金星表面形成的過程,”德克薩斯大學達拉斯分校的板塊構造專家羅伯特·斯特恩( Robert Stern)說,他指的是另一個板塊構造活動並沒有完全運作的的世界。最終,隨著冷卻的繼續,這些機制也將停止,地球最後的火山火光將被熄滅。地幔將變得比現在更寒冷,地球將“像水星一樣變成一個死的行星,”他說。

  也許就在板塊運動開始停止之前,地球的液態核心冷卻就足以結束對流,導致地球的保護性磁場失效,接著太陽的高能粒子流將會帶走我們的大氣層,繼而把海洋煮沸。

  Hudnut 說:“在板塊構造停止之後,我們也沒有什麼可指望的了。”他預測,地球只會變得越來越平坦,越來越無趣,直到“剩下的地球撞向太陽”。

  板塊構造的預言者

  其他研究人員提出了不同的板塊構造活動停止日期。2016年的一項研究使用了極為詳細但經過簡化的計算機模擬,將末日日期定在了50億年左右,大致相當於太陽滅亡的時間。

  另一篇2008年的論文利用過去板塊構造活動的證據表明,板塊構造是間歇性的。研究報告的作者預測,下一次大暫停將發生在3億5千萬年後,屆時太平洋將會關閉,許多俯衝帶將會停止活動。

  “這個問題很好,的確,它最終是會結束,”Stern說。然而,他從根本上不同意這項新研究的推論。他說:“我不相信任何估計的板塊構造的停止時間。”

  位於阿靈頓的德克薩斯大學(University of Texas at Arlington)的一位名譽退休的板塊構造專家克里斯托弗斯科里斯(Christopher Scotese)認為,這篇論文不應該把重點放在地幔冷卻上。相反,它應該把重點放在板塊拖拉的機制上,因為“板塊拖拉才是最重要的”。

  Scotese預測,在未來10到20億年板塊運動帶停止之前,板塊構造將會繼續活躍,而不是逐漸減速。他認為,隨著地幔熱流的減少,這些板塊將變得極其冷卻和緻密,從而使它們能夠更快地俯衝。

  Hudnut指出,即使在短期內,預測任何未來的地球物理事件都是“超出目前人類能力的挑戰”。儘管如此,他強調,未雨綢繆是件好事,雖然沒有一篇預測論文是完美的,但它們確實凸顯了主題的複雜性,以及我們對地球運行方式的瞭解存在哪些有趣的空白。

  Scotese說,這些大相徑庭的模型“有助於我們弄清楚對最初對板塊構造發生原因的認識。我們可能會發現一些關於未來的東西,而這些東西可以在過去得到應用。”

  本文來源前瞻網,轉載請註明來源。本文內容僅代表作者個人觀點,本站只提供參考並不構成任何投資及應用建議。(若存在內容、版權或其它問題,請聯繫:[email protected]

《更多精彩内容,按讚追蹤Gooread·精選!》
喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道~

    相關閱讀


您可能感興趣