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只有地球才有的大陸漂移,在月亮上也出現了……嗎?

浩瀚無窮的宇宙中,地球孤獨地點燃著生命存在的燈火。為了消弭這份天生的孤獨感,我們收聽著太空中任何一絲無聲的電波,尋找著宇宙中任何一處與地球環境相似的地方。人們期待著,環境適宜的星球終會迎來生命的啼鳴。

於是,一系列要素被擺上了探索者的清單——從宜居帶到液態水,從富氧大氣到季節氣候…… 多少年過去了,我們在宇宙深處找到了一顆又一顆「潛在宜居」的行星,推演出一批又一批「相對吻合」的細節,可至今改變不了這樣的事實——地球仍然有兩件寰宇之中僅此一家、獨一無二的特質

其一自然是生命本身;而其二,則是岩石圈的板塊構造。我們每日立足的大地、放眼遠眺的山川,都是地球孕育的獨特奇蹟。它們是板塊構造的產物,是地球岩石圈億萬年生生不息的象徵。

但科學家近日發現,在地球之外,其它星球也存在著以往認為只有板塊活動才能形成的地質構造。這顆奇異的星球不在光年外的深空異域,而就在我們身邊。

它是我們的衛星,月亮

獨一無二的活躍家園

板塊構造最為人們熟知的一個現象,可能就是大陸漂移了。在這個科技蓬勃發展的年代,大陸漂移已經從當年顛覆性的假說,變成了能夠被衛星測距系統直接驗證的事實。

但是呢,「大陸漂移」這4個看上去很好理解的字,卻隱含著一個不易察覺的錯覺——彷彿我們的大陸是漂浮在海水裡的方舟,是海水在承托著它到處活動。實際顯然不是這樣的——大地不可能「漂」在水上。只有把這層容易誤導人的水圈從地球表面挪走,板塊構造的實質,才能真正撥雲見日。

這個實質就是:地球的外殼並不是一個整體。它是破碎的、是割裂的,從地球誕生至今幾十億年,地球的表層完全沒有癒合過。在今天,仍舊有大大小小十幾片「七巧板」貼在地球的表層,不留一點縫隙地完美覆蓋著這個龐大球體的表面。

而是由多個獨立的板塊拼貼而成 | wikipedia

每一塊「七巧板」都是能活動的,由於它們嚴絲合縫地覆蓋著地球表面,中間並沒有自由空間,當它們想活動時,就會與相鄰板塊產生力的作用。

地球上近乎所有的地質現象,都是板塊間力的作用的表現。正是有了板塊邊緣的擠壓或拉張,地球表面才會出現綿延的山嶺、陡峭的裂谷、連串的島弧和幽深的海溝。而相對穩定的板塊內部,由於沒有太多力的作用,水流和風才能經年累月地磨蝕著地表的高低起伏,將其抹成一馬平川的平原沃野。

這些機理聽上去簡單,對宇宙中已知的其他星體來說,能辦到的卻一個都沒有。有很多岩質星體擁有大氣層,因而可以有風,甚至產生季節的更替(比如土衛六),另一些行星內部甚至也可以很活躍,不斷發生火山與地震(比如金星和木衛一)。但無論怎樣,除地球以外,人們並沒見到哪顆星球的大地碎成一塊一塊,千萬年不停地運移、千萬年不停地塑造著地表的模樣

而地球能產生這一切的關鍵,在於它擁有一個能夠持續對流的軟流圈。

板塊構造的驅動力

軟流圈是地幔中的一個圈層,它位於板塊下部,整體能夠以塑性形式流動,像傳送帶一樣馱著它上面的板塊一起運移,產生所謂的板塊構造。

但這個會對流的地幔,依然不是第一推力。

想要維持對流,得要能量;想要維持億萬年的對流,得要消耗天文數字般的能量。畢竟,星球尺度的龐大傳送帶,可不是那麼容易帶動的。它的能量來源,位於地球最深處的地核。

得益於地球誕生早期本身巨大的吸積體量,以及形成不久後與另一個原行星的碰撞融合,今日的地球擁有著太陽系四大岩質行星中最大的體積——以及最大的地核。這個龐大的地核,一方面釋放著最初由無數塵埃和原行星的動能轉化的內能;一方面,在行星分異過程中沉入星球最深處的大量放射性元素,又使得地核成為一個天然的裂變反應堆,億萬年來不停釋放出能量,驅動著軟流圈進行不竭的對流。

其他岩質星體就不一樣了。它們體積小,內部總能量和保溫能力也就小。比如火星,它的地幔早已冷卻了,導致今天火星幾乎沒有內動力地質活動。

科學家卻在比地球、甚至比火星體積小太多的月亮上,發現了以往只有在板塊活動過程中才會形成的地質構造。這個地質構造不是40億年前月球尚未冷卻時的活動遺迹,直到今天它仍在活躍地運動著。

難道月球也具有板塊構造,仍有著一顆未冷的內心?

月球版的板塊活動?

月球上新確認的地質構造叫做「逆沖推覆構造」,是今天的科學家挖掘阿波羅登月時代的數據後發現的。雖然對數據的解釋滯後了近半個世紀,但這份新發現對學界的衝擊力可一點不小。今年5月13日,成果發表在權威地球科學期刊《Nature Geoscience》上。

「逆沖推覆構造」是地殼中產生的位移量巨大的低角度逆斷層。這句話聽起來非常拗口,必須要拆開來解釋一下。

當地殼內出現斷裂面時,除非完全垂直,否則斷裂面永遠會把地殼分為上下兩個部分。處於斷裂面上邊的那部分叫做的「上盤」,而處於斷裂面下部的叫做「下盤」。

如果上盤和下盤之間發生了相對運動,最終產生的地質構造就叫「斷層」。所謂逆斷層,就是上盤向上移動、下盤向下移動的斷層類型。

而所謂「逆沖推覆構造」,則需要在逆斷層的前面再加兩個定語:其一,斷層面的傾斜角度特別低;其二,上下兩盤的相對位移量非常巨大。

說穿了,你把一本書放在一個角度非常平緩的斜坡上,使勁搓一下書,把它搓上去,這就是「逆沖推覆」

人們一直認為,這種獨特的大型低角度逆斷層,是板塊構造體系下獨有的產物。道理很簡單:它是「搓」出來的,就像你搓書一樣。地殼中出現這種構造,意味著地殼有強大的力的作用,並且受力方向是水平的。放在地球上,這基本等同於板塊構造原理的同義詞了。

可月球有板塊嗎?並沒有。月球的地殼是完整一塊,牢牢地糊著月球整個表面。

然而,通過解譯阿波羅時代的月球地震資料和地表影響數據,科學家卻發現,在月球上一條平直展布的斷崖下部,頻繁發生著活躍的月震。通過年代學測定,科學家認為,這條斷裂帶產生的時間不超過5000萬年。

由於月球內部活躍期終止在41億年前,因此,新發現的這條斷層,可以說是一條十分年輕的活動構造帶了。

科學家認為,這顆跟板塊構造不沾邊的星球,在徹底冷卻40億年之後,依然表現出板塊活動才有的運動方式,是因為……月亮變小了

月球內部徹底不活躍的後果是,它會越放越涼(畢竟熱脹冷縮嘛)。體積收縮,表面積就會跟著減小,地殼內部將會出現擠壓力(就像蘋果縮水表面會皺一樣)。在擠壓力的誘發下,月球地殼裡就產生了這條逆沖推覆斷層。

而讓這條斷層持續活動至今仍頻繁發生月震的,是它身邊那個一直對它拉拉扯扯的地球。

月球圍著地球轉,它的引力會拉扯地球。離得近就拉扯得狠一些,離得遠就稍微放鬆一些。地球上的海水經常被它拉起來——然後又放下,漲落交替,構成潮汐。而牛頓告訴過我們,力的作用是相互的。既然月亮能讓地球潮漲潮落,地球反過來難道不會給月亮一點顏色看看?

同樣一份潮汐力,大小是相等的,但地球本身體積巨大,因此潮汐力充其量只能讓海水發生潮漲潮落,對岩石圈影響不大。可當這份力反過來施加到月球那小身板上時,月球的岩石圈就沒那麼好受了。

於是,在地球潮汐力的拉扯下,月球岩石圈也發生了「潮漲潮落」,表現出來的形式就是,沿著它地殼裡的斷裂帶來回振動,形成了至今仍讓月震儀頻繁監測到的月震。

這麼說來,想在月球上看到真正的板塊構造,怕是基本沒譜了。岩石圈還要繼續陪生物圈一起孤獨下去。

但往未來想想,畢竟我們只看到了宇宙多樣性的冰山一隅。近期,洞察號在火星上也發現了地震。無論月球、火星,還是未來的其它星體,每一個星球的大地震動,都如同無聲的琴弦,承載著獨特的故事。

只待有心人前去聆聽。

參考文獻

[1] Watters et al., 2019. Shallow seismic activity and young thrust faults on the Moon, Nature Geoscience.

作者:溯鷹

編輯:Steed

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