地球的歷史記錄在構造板塊中。十億多年前，他們的運動界定了大陸，開闢了海洋，創造了生命出現和發展的氣候和環境。
但有一個基本問題仍未解決。這些構造板塊什麼時候會真正開始移動？ 45 億年前地球形成後不久，地球外殼就開始改變。或者這個過程開始得慢得多？
哈佛大學地質學家的一項新研究提供了迄今為止最明確的答案。發表於 3 月 19 日 科學這項研究是板塊構造運動最早的直接證據。這項發現可以追溯到 35 億年前，展示了板塊構造的最早運動。雖然與現在的系統不同，但它也在年輕行星的形成過程中發揮了作用。
主要作者、24歲博士、哈佛大學肯尼思·C·格里芬藝術與科學研究生院地球與行星科學系（EPS）研究員亞歷克·布倫納（Alec Brenner）說：「針對這一時期有許多推薦的年齡範圍。」可以說，三十億年前我們就可以看到地殼板塊在移動。在地球表面”
古老的岩石揭示了早期地球的運動
這項突破來自於在澳洲西部皮爾巴拉克拉通發現的地球上最古老的保存完好的岩石。這些岩石形成於太古宙，當時存在著最早的微生物生命。行星經常受到太空的影響。
該地區仍然保留著一些最早的生命證據。這包括疊層石的形成和由單細胞生物（例如藍細菌）產生的微生物。
哈佛大學地球與行星科學教授 Roger Fu 領導的研究小組自 2017 年以來一直在研究東皮爾巴拉。 Fu 的專業領域是古地磁理論。它利用岩石中保存的地球磁場記錄來重建地球的過去。在先前的工作中，該團隊還在同一地區發現了古代隕石撞擊的跡象。
使用古代磁鐵作為地質 GPS
古地磁理論它使科學家不僅可以研究地球磁場。但它也追蹤地殼碎片如何隨時間移動。鎖定在礦物顆粒內的小磁性訊號可以記錄地球上岩石的形成位置。
透過分析這些訊號，研究人員能夠確定岩石形成時的方向和緯度。並有效地將其改造成一個古老的GPS
「幾乎地球上所有獨特的東西都與板塊構造有一定程度的聯繫，」傅說。世界從原本不太特別的地方發生了變化。這只是太陽系中另一顆具有類似材料的行星。一些非常特別的事情非常令人費解的是板塊構造導致地球沿著這些不同的路徑移動。 」
大量岩石分析揭示板塊漂移
為了進行調查，團隊研究了來自北極圓頂地區 100 多個地點的 900 多個岩石樣本。
他們使用特殊設備從岩石中鑽出圓柱形「岩心」。並用儀器仔細記錄每個樣品的位置。包括指南針和測角儀。 (測量角度的設備)
返回實驗室 核心被切成薄片。並以高靈敏度磁力計進行分析。這可以檢測到比指南針弱得多的訊號。樣品將逐步發布。加熱至高達攝氏 590 度的溫度，以隨著時間的推移隔離磁訊號。整個分析大約花了兩年時間。
「我們下了一場豪賭，」現為耶魯大學博士後研究員的布倫納說。 “對數千個核心進行消磁需要數年時間。這真的有效嗎？這些結果超出了我們最瘋狂的夢想。”
35億年前的運動證據
在磁性礦物中，電子的排列就像一個小指南針。指向地球磁極的這種排列也揭示了岩石形成時地球上的位置。包括緯度。
對岩石的檢查跨越了 35 億年前之後的約 3000 萬年。研究人員發現，東部皮爾巴拉地區的部分地區緯度從53度變為77度，數百萬年來每年偏差數十公分。並順時針旋轉超過90度（因為磁極會不時翻轉（因此無法確定這種運動發生在北半球還是南半球）。大約1000萬年後，運動減慢並最終穩定下來。
為了進行比較，團隊研究了南非巴伯頓綠石地區的岩石。先前的研究表明，該地區靠近赤道，並且在同一時期大部分地區保持靜止狀態。這顯示地殼各部分以不同的方式運動。
今天，構造板塊繼續移動，儘管速度很慢。例如，北美板塊和歐亞板塊每年間隔約 2.5 公分（即 1 英吋）。
重新思考板塊構造是如何開始的
科學家仍在試圖確定地球究竟何時以及如何形成其現代板塊構造系統（稱為「板塊構造」）。一些理論認為，早期地球有「穩定地殼」（不間斷的構造板塊）、「緩慢地殼」（緩慢移動的板塊）或「幕式地殼」（不定期移動的板塊）。
這項研究排除了地殼靜態的想法。它表明地球表面被分成了幾塊。然而，尚未確定第一個磁碟的哪種行為占主導地位。正在進行進一步的研究來解決這個問題。
「我們看到構造板塊的運動。這要求這些板塊之間的邊界以及地殼不很大，並且在世界各地不破碎。正如許多人之前爭論的那樣，」布倫納說。 “但它分為不同的部分。這些部分可以相互尊重地移動”
迄今為止發現的最古老的磁性翻轉
研究人員還發現了已知最早的地球磁場反轉。這是地球磁場翻轉的過程，使指南針指向南方而不是北方。
據信，這種逆轉是由地核中循環的鐵水產生電流和磁場的「發電機作用」引起的。最近一次逆轉發生在大約 78 萬年前。
Fu 表示，新的發現表明，35 億年前這種逆轉發生的頻率低於今天。 「我自己仍然無法得出結論。但這表明迪納摩的情況可能與今天略有不同，」他說。
