这张插图展示的是30多亿年前地球一角的模样。这一时期究竟存不存在板块运动仍然饱受热议，而最新的研究发现了迄今最早的板块运动直接证据，加剧了这场争论。

　　图源：ALEC BRENNER, HARVARD UNIVERSITY

　　撰文：MAYA WEI-HAAS

　　在澳大利亚西部荒凉的原野上，一块露出头的岩石让地质学家得以窥见我们星球早期的“颤动”。这些世界上最古老的岩石，可能蕴含着地壳构造板块运动的最古老证据。

　　岩浆从地表下渗出，进入现在已消失的海洋，冷却、变硬，成了球状的一块。根据科学家最近发表在《科学进展》上的论文，这些岩石中保存的磁场特征表明，该地区曾在32亿年前缓慢移动，速度与如今的地壳板块移动速度相仿。这一时间比此前发现的证据早将近5亿年。

　　威斯康星大学麦迪逊分校的地球化学家Annie Bauer（未参与本研究）称：“证据确凿，这是关于早期板块运动的最重要的证据。”

　　现今，地球的地壳板块仍然在移位，而这一过程创造了高山，开辟了盆地，并引发了火山喷发。这类地壳板块运动塑造了多样的生态位，比如海底的热泉、地表温泉——生命正是在此中形成。

　　该研究论文的第一作者、哈佛大学的博士生Alec Brenner说：“在研究地壳运动的同时，我们也在拼凑我们自己起源的故事。”

　　搜寻古老的岩石

　　大约45亿年前，我们的地球从一团打旋的气体与尘埃中诞生，起初的温度极高。熔岩形成的海洋在表面涌动，可能还有火山把岩浆喷向空中。但是，地球很快冷却下来，过了几千万年，地表硬化成了地壳。

　　科学家认为，早期的地壳是完整包裹着地球的一整块，与如今火星的地表很像。大约在40亿至10亿年前，单块地壳出现了犬齿交错的裂纹。不同板块相互冲撞，把岩石挤入地幔，或挤向天空。板块运动由此诞生。

　　至于这一变化是何时、如何发生的，科学家知之甚少。板块运动不断地重塑着地球岩石，融化地壳，搅出新的岩浆，同时抹去远古历史的证据。“基本上来说，现今地表的岩石，只有5%能展现地球历史的前半段。”

　　许多关于早期板块运动的研究，都是通过鉴定化学成分来推断其运动。例如，远古矿物质的成分能表明俯冲带内部的构造（俯冲带指一个地壳板块斜插入另一板块下方的位置）。但是，要想描绘出不同板块的运动，科学家必须得采取其他措施，比如研究岩石中蕴含的磁场特征。

　　2016年，Brenner未来的导师、哈佛大学古地磁学家Roger Fu着手仔细审视澳大利亚的地图，搜寻古老的岩石，以期利用磁场线索来直接测量地壳早期的位移。Roger Fu与一名同事最终在一个地方有所发现：澳大利亚西部的吸蜜鸟玄武岩（The Honeyeater Basalt）。2017年夏，Brenner和Roger Fu前往澳大利亚内陆实地搜寻。

　　他们在澳大利亚内陆不同地区钻探了约100个岩芯，记录了每个岩芯的位置和方位，并与之前收集的100多个样品一同研究。回到实验室后，他们分析了每个样品的磁场特征。这些样品中的含铁矿物结晶后就像是一个一个微小的指南针，标示着自身的方向。

　　当把岩石从形成至今位置的变化考虑在内，把这些“指南针”全都排列对齐，就能发现这块岩石在远古时期真正的磁场特征。Roger Fu回忆起当时的想法：“我们可能即将发现一些东西。”

　　地壳构造开端

　　这支研究团队把计算出的吸蜜鸟玄武岩的位置，与之前在附近露出地面的岩石做了对比，后者的年代稍显古老，并包含有更早的磁场特征。该分析发现，这些岩石形成时，地壳正以每年大约2.5厘米的速度移动。

　　Brenner说：“对于现代地球背景下的板块运动而言，这个速度完全是稀松平常。”

　　当时的地壳运动时，地球可能还是被一整块地壳包裹着。不过，如果真是这样，这一速度比预想的更快。该发现反而暗示，在我们的星球形成10亿年后，板块运动可能已经整装待发。

　　然而，Brenner认为，单从这一个地点获得的证据并不一定意味着全世界的板块都在移动。板块运动可能时断时续，而且某些地区的板块裂开、移动的时间比其他地区更早。

　　Bauer说：“这个过程可能参差不齐。”他最近发表的一篇研究论文论证了早期板块运动的起始时间并不统一。

　　德克萨斯大学达拉斯分校的古地磁学家John Geissman（未参与本次新研究）称，驱动地壳板块早期运动的机制尚不清楚。现代板块运动的主要力量，是岩石板在俯冲带猛插入地幔产生的拖曳。但是，几十亿年前可能就已经上演了其他过程，比如涌起的岩浆喷流迫使表面的岩石破裂。

　　如果32亿年前的这种萌动确实是板块运动的开端，那么，这一萌动意味着地球地质运动开始得相当早，而地质运动恰好也是生命进化的一个关键节点。板块运动就像是行星调温器，将温室气体从地球深处带到大气层。它还驱动火山喷发，将新鲜的营养物质从地底深处运到地表。它甚至还在将氧气喷向天空的过程中起了些作用。

　　理解了板块运动的起源，“你可以试图确定对这个星球上生命发展至关重要的事件的时序。”马里兰大学的地球化学家Val Finlayson说道（他并未参与本研究）。

　　为实现这一点，科学家们将继续在地球上翻找更多远古运动的迹象。Brenner说：“如我们所说，我们其实是在数据分析中穿行，前往另一个岩层单位。”