地球表面的动态特征很大程度上归因于其双峰地形，表现为高耸的大陆和低洼的海洋盆地。地壳厚度在岩石圈中对大陆长波长高度起着主导作用。然而，通过地壳增厚所能达到的高度是有限的。随着地壳持续增厚，基性的下地壳最终会经历一个密度增加的相变过程，从而阻止进一步的高度增加——这一效应在现代造山带中可以清晰观察到。
在早期地球上，即使增厚机制不同，下地壳的密度增加也应当限制了增厚地壳能够上升的高度。研究者提出，结合阿奇安时期较厚的洋壳，下地壳的密度增加可能将整个地球的最大地形起伏限制在3至5公里之间，这大约是现今地形起伏的一半。除非当时的海洋体积远小于现在，否则这种有限的地形起伏不可避免地会导致早期地球成为一个“水世界”。
这项研究的重要性在于它为我们理解早期地球的地貌特征提供了新的视角。首先，它揭示了地壳增厚与地形高度之间的关系，并指出下地壳的密度变化是一个关键因素。其次，它提出了早期地球可能存在的地形限制，这对古气候、古地理以及生命起源的研究具有重要意义。如果早期地球的陆地面积非常有限，那么生命最初可能是在海洋环境中演化出来的，这与当前关于生命起源的一些假说是一致的。
此外，该研究还强调了地质过程中物理性质变化的重要性。例如，地壳物质在压力和温度条件下的相变不仅影响局部地区的地形，还可能对全球尺度上的地貌格局产生深远影响。这些发现对于理解板块构造理论的发展历史，特别是大陆形成和演化的动力学过程，都提供了宝贵的线索。
总之，通过对地壳增厚及其相变过程的分析，研究者们为解释早期地球的地形特征提供了一种新的框架。这一框架不仅有助于我们更好地认识地球早期的地貌状况，还可能对探索其他类地行星或卫星的地质历史提供参考。通过这样的跨学科研究，科学家们能够逐步构建起更加完整和详细的地球演化图景。
参考文献：Ming Tang et al.Subaerial crust emergence hindered by phase-driven lower crust densification on early Earth.Sci. Adv.10,eadq1952(2024).DOI:10.1126/sciadv.adq1952
