在40亿至25亿年前,地球的内部比现在要热得多。外部也好不了多少。生命才刚刚开始进化,所以新形成的陆地上没有动植物,原始的海洋正逐渐被细菌占领,大气中的氧气含量非常有限,有些熔岩流甚至热到发出白光而不是红光。
欢迎来到太古宙,那时地球还在从形成之初的狂热高温中冷却下来。形成我们星球的岩石、尘埃和气体碰撞产生的热量还在消散。除此之外,还有放射性元素衰变产生的热量。据信,当时这些白热化的熔岩喷发更为普遍,地质学家至今仍能找到大量被称为科马提岩的、早已冷却的熔岩流,它们可以追溯到25亿年前。
现在看来,在某些地方,我们的星球仍然保持着那些超高温的火焰燃烧,并在我们更近的过去产生了科马提岩。
在周一发表于《自然-地球科学》的一项研究中,地质学家在哥斯达黎加发现了8900万年前的科马提岩。
“这些非常非常年轻,”研究作者Esteban Gazel说。“从地质学的角度来看,8900万年前就像昨天发生的事情一样。”
自太古宙以来,地球已大幅冷却,在太空的寒冷真空中,从外向内逐渐冷却。在大多数地方,地幔(地壳正下方的地层)的温度现在平均约为1350摄氏度。考虑到科马提岩可能由超过1650摄氏度的熔岩形成,这几乎可以说是寒冷了。
哥斯达黎加的岩石是由加拉帕戈斯热点形成的,这个区域有异常多的热量从地球内部到达地表。其他热点包括夏威夷和黄石。这些热点被认为是地幔深处(靠近地核)的热量向上运动形成的区域,地质学家称之为地幔柱。当它接近地表时,地幔柱可以融化地球地壳的一部分,形成岩浆(在地表以下)或熔岩(喷出地表后)。
夏威夷的火山提供了了解地球内部状况的窗口,但这些哥斯达黎加的岩石(称为Tortugal熔岩)让我们能够更深入地了解我们的星球。根据岩石矿物中发现的微观结构,Gazel及其同事认为,它开始结晶成固体的温度约为1600摄氏度,远高于今天地幔外围的平均温度,并且它是由比今天地幔最高温度高200摄氏度的熔岩冷却而成的。
他们认为,这种热量的来源可能位于地球深处,靠近我们星球的地幔与地核边界,那里可能仍存在着太古宙时期更常见的温度,远低于我们正在迅速冷却的地表。
“这项研究真正吸引人的是,我们表明地球仍然能够产生像太古宙时期一样热的熔岩,”Gazel在声明中表示。“根据我们在Tortugal熔岩上的研究结果,我们认为地幔柱正在‘汲取’地幔深处、一个自太古宙以来冷却很少的热区域。我们认为,这个区域很可能由地球核心结晶产生的热量维持。”
Gazel及其同事计划继续研究更近期的科马提岩,希望能更多地了解它们的起源。没有理由认为地球过去爆发过的、大规模的、导致灭绝的炽热熔岩流即将再次发生。但它们确实发生过,而且看起来,那些喷发背后的一些驱动机制——比如这些熔岩中看到的热量——今天仍然存在。更多地了解这些喷发是如何发生的,可以帮助我们在未来留意它们。