“在一粒沙中看到一个世界”，威廉·布莱克（ William Blake ）这首诗的开场白，是一个经常使用的短语，也捕捉到了地质学家的一些工作。
我们观察到矿物颗粒的组成，小于人类头发的宽度。然后，我们推断他们建议的化学过程来思考我们星球本身的构造。
现在，我们已经将注意力转移到新的高度，将微小的颗粒与地球在银河环境中的位置联系起来。
眺望宇宙
在更大的范围内，天体物理学家试图了解宇宙以及我们在其中的位置。他们使用物理定律来开发描述天文物体轨道的模型。
尽管我们可能认为地球表面完全是由地球内部的过程所塑造的，但我们的星球无疑已经感受到了其宇宙环境的影响。这包括地球轨道的周期性变化、太阳输出的变化、伽马射线爆发，当然还有陨石撞击。
鉴于地球的质量是其灰色卫星的 80 多倍，只要看看月球和它的坑坑洼洼的表面就应该提醒我们这一点。事实上，最近的工作已经指出陨石撞击地球上大陆地壳的重要性，有助于形成漂浮在我们星球最外层的年轻“种子”。
我们和我们的国际同事团队现在已经确定了这个早期大陆地壳产生的节奏，并且节奏指向了一个真正伟大的驱动机制。这项工作刚刚发表在《地质学》杂志上。
地球上地壳生产的节奏
地球上的许多岩石都是由熔融或半熔融的岩浆形成的。这种岩浆要么直接来自地幔——地壳下方主要是固体但流动缓慢的地层——要么来自对甚至更古老的预先存在的地壳的重新加工。随着液态岩浆冷却，它最终会冻结成固体岩石。
通过岩浆结晶的冷却过程，矿物颗粒生长并可以捕获铀等元素，这些元素会随着时间的推移而衰变，并产生一种秒表，记录它们的年龄。不仅如此，晶体还可以捕获其他追踪其父母岩浆成分的元素，例如姓氏如何追踪一个人的家庭。
有了这两条信息——年龄和成分——我们就可以重建地壳生产的时间表。然后，我们可以使用傅里叶变换的数学魔法对其主要频率进行解码。这个工具基本上解码了事件的频率，就像解开已经进入搅拌机做蛋糕的配料一样。
我们从这种方法得出的结果表明，早期地球上的地壳生成大约有 2 亿年的节奏。
我们在宇宙中的位置
但是还有另一个具有类似节奏的过程。我们的太阳系和银河系的四个旋臂都围绕着银河系中心的超大质量黑洞旋转，但它们的运动速度不同。
旋臂以每秒 210 公里的速度运行，而太阳以每秒 240 公里的速度运行，这意味着我们的太阳系正在进出银河系的臂。您可以将旋臂视为减慢恒星通过的密集区域，就像交通堵塞一样，它只会在道路的更远处（或通过旋臂）清除。
地质事件，包括在太阳系穿越银河旋臂时突出显示的主要地壳形成事件。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ESO/R。受伤（背景图片）
这个模型导致我们的太阳系每次进入银河系的旋臂之间大约有 2 亿年的时间。
因此，地球上地壳产生的时间与环绕银河旋臂的时间长度之间似乎存在一种可能的联系——但为什么呢？
来自云端的打击
在我们太阳系的远处，一团名为奥尔特云的冰冷岩石碎片云被认为围绕着我们的太阳运行。
当太阳系周期性地移动到一个旋臂中时，它与奥尔特云之间的相互作用被提议从云中去除物质，使其更接近内部太阳系。其中一些物质甚至可能撞击地球。
地球相对频繁地受到小行星带岩石体的撞击，平均速度为每秒 15 公里。但从奥尔特云中喷出的彗星到达的速度要快得多，平均每秒 52 公里。
我们认为，正是这些周期性的高能撞击被保存在微小矿物颗粒中的地壳生产记录所追踪。彗星撞击挖掘了大量地球表面，导致地幔减压融化，这与在汽水瓶上弹出软木塞没什么不同。
这种富含硅、铝、钠和钾等轻元素的熔岩有效地漂浮在较致密的地幔上。虽然有许多其他方法可以产生大陆地壳，但很可能是撞击我们早期的星球形成了地壳的浮力种子。后期地质过程产生的岩浆会附着在那些早期的种子上。
末日的先驱，还是地球生命的园丁？
大陆地壳在地球的大部分自然循环中都至关重要——它与水和氧气相互作用，形成新的风化产物，承载着大多数金属和生物碳。
大型陨石撞击是可以毁灭生命的灾难性事件。然而，影响很可能是我们赖以生存的大陆地壳发展的关键。
随着最近星际小行星穿过太阳系，有些人甚至暗示它们在宇宙中运送生命。
然而我们来到了这里，在晴朗的夜晚仰望星空，看到星星和它们所描绘的结构，再低头感受脚下的矿物颗粒，岩石和大陆地壳，真是令人敬畏——这一切确实是通过一个非常宏大的节奏联系在一起的。 
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。
图片来源： Pexels / 9143 张图片