大陸的形成

地球是目前已知的唯一擁有大陸的行星，這些巨大的陸地為人類以及地球上眾多的其他生命提供了家園。然而，一些與大陸有關的基本問題，卻仍然沒有確切答案。例如，它們是如何形成的，又是如何演化的。

大陸是巖石圈的一部分。巖石圈是地球堅硬的巖石外殼，由洋底和大陸組成。巖石圈的最上層是地殼，海洋下的地殼很薄，主要由玄武巖構成；相比之下，大陸地殼則較厚，主要由花崗巖組成。

玄武巖是種黑色、致密的巖石，其中只含有少量二氧化硅；而花崗巖則是一種密度更低、顏色更淺的富含硅的巖石，正因如此，大陸才能 " 漂浮 "。

巨大隕石撞擊假說

現今的大陸地殼有至少四分之三都是在太古宙（40-25 億年前）形成的。科學家認為，當時的地球表面幾乎完全被水覆蓋。

有一種理論認為，一連串的巨大隕石撞擊地球的事件，才造成了地殼的大規模熔化和循環，導致了大陸的最初形成。在過去幾十年，這一觀點屢被提及。然而一直以來，科學家都幾乎無法找到可靠的證據來支持這一理論。

現在，在一篇發表于《自然》雜志上的新研究中，一組國際研究團隊通過研究西澳大利亞皮爾巴拉克拉通（Pilbara Craton）的古老礦物，發現了能支持巨大隕石撞擊假說的證據。

大洋高原

在巖石圈之下，有一層厚厚的、幾乎熔融的巖石在緩慢流動，它位于地殼和地核之間的地幔頂部附近。如果移除一部分巖石圈，下方的地幔就會因為頂部壓力的釋放而熔化。而來自巨大隕石的撞擊，是造成這一效果的一種極有效的方式。

當遭到直徑達數十甚至數百千米的巨大隕石的撞擊時，大量的物質在幾乎一瞬間噴涌而出，那些在撞擊點附近數百千米甚至更遠距離內的靠近地表的巖石都會熔化。與此同時，撞擊還會釋放下方地幔的壓力，導致其熔化，并產生團塊狀的、厚厚的玄武質地殼。

這樣的區域被稱為大洋高原，與如今夏威夷或冰島的海底類似。新研究表明，這些大洋高原或許可以通過一個被稱為地殼分異的過程而演化成大陸。撞擊形成的厚厚的大洋高原在其底部有著足夠高的溫度，它會熔化，產生具有強大浮力的大陸地殼的花崗巖。

只有遭到巨大隕石的撞擊，才能形成大洋高原嗎？答案是否定的，一些其他的方式同樣可能形成大洋高原。比如夏威夷和冰島下的厚厚的地殼，就并非是由重大撞擊導致的，而是通過 "地幔柱" 形成的。

地幔柱是從地球的金屬核心邊緣上升的熱物質流，當上升的地幔柱到達巖石圈時，就會引發大規模的地幔熔化，形成一個大洋高原。

那么，是升騰的熱流柱形成了大陸嗎？新的研究表明，應該不是。

皮爾巴拉克拉通的鋯石顆粒

西澳大利亞的皮爾巴拉克拉通是地球上最古老、最暴露、最原始的古老大陸碎片之一，它大約形成于 30 多億年前。（克拉通指的是大陸地殼上古老而穩定的組成部分。）新研究通過分析來自皮爾巴拉克拉通的鋯石顆粒，發現了巨大隕石撞擊的證據。

皮爾巴拉克拉通。（圖 /Chris Kirkland via The Conversation）

鋯石是已知的最古老的地殼物質，它可以完整地存在數十億年。根據鋯石中所含的放射性鈾的衰變，科學家可以非常精確地確定它形成的時間。此外，通過測量鋯石所含的氧同位素的相對比例，還可以掌握鋯石形成時的環境。

研究人員分析了這些微小的鋯石顆粒中不同的氧同位素的平衡，他們發現，在許多最為古老的鋯石顆粒中，所含有的更多的是較輕的氧同位素——這代表了淺層熔化；而在那些更年輕的鋯石顆粒中，則含有更像地幔的同位素平衡——這暗示著更深層的熔化。

這種 " 自上而下 " 的氧同位素模式，與遭遇了巨大的隕石撞擊后可能發生的情況不謀而合。相比之下，地幔柱的熔化則是一個 " 自下而上 " 的過程。

其他證據

除了氧同位素所表現出的模式之外，研究人員還發現了其他證據來支持巨大撞擊假說。

皮爾巴拉克拉通的鋯石似乎是在幾個不同的時期形成的，而不是隨著時間的推移連續形成的。除了那些最古老的顆粒外，其他有著輕同位素的鋯石顆粒與皮爾巴拉克拉通和其他地方的顆粒層具有相同的年齡。

所謂顆粒層，指的是那些由隕石撞擊而 " 濺落 " 出來的液滴所形成的沉積物。鋯石的年齡與之相同，意味著它們可能是由相同的事件造成的。

此外，同位素 " 自上而下 " 的模式也似乎存在于其他的古老大陸地殼中，例如在加拿大和格陵蘭島。不過，其他地方的數據還沒有經過仔細篩查和分析。因此，還需要研究人員展開更多的工作來進行確認。

研究人員表示，接下來，他們將重新分析這些來自其他地方的古老巖石，以檢測他們發現的模型是否能更加廣泛適用，從而證實大陸是在巨大的隕石撞擊下形成的猜測。