（Inside Science）— 地球上最早的大陆可能比之前认为的早出现约7.5亿年，它们以一种与现代大陆完全不同的方式从海洋中升起。一项新研究发现，这些早期坚硬的岩石块可能漂浮在从地壳深处涌出的岩浆之上。
地球是所有已知行星中唯一同时拥有大陆和海洋的行星。陆地从海洋中升起，极大地影响了地球的大气、海洋、气候以及生命的繁衍。例如，大陆的径流是海洋中多种关键营养物质的主要来源，如磷，而磷是创造DNA和其他生物构件所必需的。
“这些必需营养物质在早期地球上输送到海洋，对于建立和维持最早的生命形式至关重要，”该研究的合著者、澳大利亚墨尔本莫纳什大学地质学家 Priyadarshi Chowdhury 说。“因此，第一批陆地的出现是我国行星历史上一个关键的事件。”
地球上最早的大陆（地盾）何时以及如何首次从海洋中升起仍然不确定。之前的研究认为，这种出现始于大约25亿年前，并由板块构造驱动——现在构成地球表面的巨大岩石板块的漂移、碰撞和俯冲。
在这项新研究中，研究人员重点研究了辛格布姆地盾，这是一个古老的大陆碎片，构成了印度东部的一部分，拥有地球上一些最古老的土壤。他们分析了形成于36亿至28亿年前的火山岩和沉积岩，以模拟该地盾从海洋表面以下升起的时机和机制。
过去关于大陆出现的研究通常侧重于岩石中记录的微弱痕迹，这些痕迹反映了大陆出现和侵蚀导致全球海洋化学变化。 “然而，由于海洋面积巨大，它们的化学成分可能需要数千万甚至数亿年才能在全球范围内发生足够的变化，以至于被地质学家研究的岩石中保存下来的地球化学特征所记录，”该研究的合著者、澳大利亚布里斯班昆士兰大学地质学家 Jacob Mulder 说。
相比之下，这项新研究关注的是沉积在最早地盾上方河流和海滩中的极其稀有的沉积岩。 Chowdhury 指出，这些古老石头中微小的锆石颗粒的年龄“为早期大陆出现的时机提供了或许最直接、最明确的限制。”
这项新研究表明，地球的地盾最早可能在33亿年前开始出现，比大多数先前的模型预测的早了大约四分之三的十亿年。此外，研究人员指出，板块构造可能并未在这些地盾的抬升中发挥主要作用。
Mulder 说：“相反，最早的大陆可能是由于来自地幔深处的岩浆不断注入而被抬升到海平面以上。“导致最早的大陆升上海平面的过程与今天形成高耸陆地地壳的过程完全不同。”
大陆岩石的化学分解会吸收全球变暖气体二氧化碳。“在33亿至30亿年前，地球上最早的陆地出现和风化，会从大气中吸收二氧化碳，并导致全球降温，”Chowdhury 说。“事实上，这一假说得到了大约30亿年前地质记录中首次出现的冰川沉积物的支持。”
此外，Mulder 说：“大陆出现触发的地球地表环境的根本性变化，对于形成世界上一些最重要的矿床也至关重要。“例如，地球上最大的铁矿床形成于新近出现的大陆地壳周围的浅海。我们的研究将有助于开发下一代模型，以理解支撑现代社会的金属矿床的形成和位置。”
马里兰大学地质学家 Michael Brown（未参与此项研究）指出，需要对同一时期内所有主要地盾进行进一步研究，以全面了解地盾的抬升情况。
Chowdhury 说：“对其他古大陆碎片的类似研究将有助于更好地理解大陆在全球范围内的出现时机和范围。”
科学家们警告说，他们无法确定早期地球拥有多少大陆陆地。Mulder 说，对大约30亿年前暴露陆地面积的更好估计“对于理解地球上各种地球化学循环的演化至关重要。”
此外，最早的大陆有多平坦，这一点仍然不确定。“早期的大陆是大多平坦的，还是包含显著的地形，比如巨大的山脉？”Chowdhury 说。他指出，这种地形会影响大陆物质侵蚀并流入早期海洋的速度。
科学家们 于11月8日在《美国国家科学院院刊》上在线公布了他们的发现。
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