40亿年前小行星的撞击引发了地球地壳的运动吗？|NGeo论文

根据本周《自然-地球科学》在线发表的一篇论文Impact-driven subduction on the Hadean Earth，40多亿年前，小行星撞击可能触发了地球地壳物质循环。该研究对早期地球构造作用静止的假设提出了挑战。

人们对40多亿年前冥古宙时期的地球知之不多，但是认为当时的地球内部温度过高，无法支持板块构造，并有部分证据表明当时地壳和地幔之间少有混合。但是，也有另一些证据（来自现存的最古老的地质材料——古代锆石颗粒）表明，早期地球存在地壳物质循环，它们与在现代俯冲区可见的类似。一种可能的解释是撞击作用。撞击作用在早期太阳系里比现在普遍，可能是撞击作用触发了我们现在所知的板块构造开始之前的俯冲。

撞击引起的俯冲示意图。这张图来自《自然-地球科学》的Sketch-up系列

James Tuttle Keane

澳大利亚麦考瑞大学的Craig O’Neill及同事使用数字模型模拟了大型撞击对地球构造演变的影响。他们发现，撞击事件产生的能量会加热地球内部，引起地幔物质上涌。这反过来驱动早期地球薄而弱的下沉板块俯冲进地幔。与现代地球构造板块边界周围的俯冲区形成对比的是，模拟的俯冲事件是局域性的，而且是短暂的。因此，视撞击的规模和频率而定，地球在构造作用静止和构造作用活跃两种状态之间发生变换。

模拟冥古宙时期不同时间点地壳构造类型的演变，包括了不断发展的地核温度和地幔热量的产生。400万年前，1750km半径撞击物体引起的快速回流导致原始表面的大规模俯冲；1500万年前，842km半径的撞击体引发了巨大的地幔上涌；1亿、3亿和4.35亿年前为停滞期；2.09亿年前和4.6亿年前由于撞击有明显的局部俯冲。

O'Neil et al.

在相应的手绘示意图（图1）中，James Tuttle Keane描绘了早期地球在发生撞击事件和没有发生撞击事件两种场景下的不同动力学演变情况。ⓝ

Ngeo|doi:10.1038/ngeo3029

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Impact-driven subduction on the Hadean Earth

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