我们赖以生存的陆地，不是这个星球与生俱来的。早期的地球，可能是个“大水球”。
早期地球的表面可能被一片汪洋覆盖，没有出露的大陆，只有零星的岛屿。艺术想象图由ChatGPT 4 创作。
大陆出露的时间还需要更直接的证据，但这极其困难。然而有一个问题，我们可以尝试回答：数十亿年前，是什么阻碍了大陆的出露？
地球今天之所以有海陆二分是因为地表高程变化足够大，且呈双峰式分布。在较大的时空尺度上，地表的高程变化受控于地壳的厚度，这是因为地壳的密度低于下面的地幔，像漂浮在海里的冰山一样，地壳的厚度越大，地表的海拔越高，这本质上就是浮力原理。今天的大陆能够大面积出露在海平面以上，是因为陆壳的厚度远大于洋壳。
地壳浮在地幔上，就像冰山浮在海洋里（网图）
南美安第斯山脉的地壳厚度与海拔的关系，60 km 处的拐点正好对应于相平衡计算预测的下地壳榴辉岩化深度。
卡通示意图，对比地球现今（左）与早期（右）的海拔-地壳厚度关系。
以上基于唐铭课题组最新工作”Subaerial crust emergence hindered by phase-driven lower crust densification on early Earth”，论文发表于《科学进展》（Science Advances）。美国莱斯大学Cin-Ty Lee 教授以及内华达大学（雷诺分校）曹文融教授深度参与了合作。这项研究得到了国家自然科学基金会与科技部重点研发项目的支持。
相关文献
Tang, M., Chen, H., Lee, C.-T.A., Cao, W., 2024. Subaerial crust emergence hindered by phase-driven lower crust densification on early Earth. Science Advances 10, eadq1952.
Bindeman, I.N., Zakharov, D.O., Palandri, J., Greber, N.D., Dauphas, N., Retallack, G.J., Hofmann, A., Lackey, J.S., Bekker, A., 2018. Rapid emergence of subaerial landmasses and onset of a modern hydrologic cycle 2.5 billion years ago. Nature 557, 545-548.
来源 | 地球与空间科学学院
排版 | 地空融媒体中心
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