摘要：板块构造产生了地球的山脉、地震和大陆的长期运动，甚至可能为地球上的生命提供了合适的条件。但据我们所知，太阳系中没有其他天体今天表现出板块构造。为什么我们的世界不同？

板块构造赋予了地球山脉、地震、大陆漂移，甚至可能有助于产生生命本身。但是太阳系中的其他行星也有它们吗？

地球是太阳系中目前唯一表现出板块构造的天体，其运动解释了圣安德烈亚斯断层沿线的表面裂缝。 （图片来源：Bob Rowan 来自 Getty Images）

板块构造产生了地球的山脉、地震和大陆的长期运动，甚至可能为地球上的生命提供了合适的条件。但据我们所知，太阳系中没有其他天体今天表现出板块构造。为什么我们的世界不同？

“我们不确定，”宾夕法尼亚州立大学的地球动力学家布拉德福德·弗利 （Bradford Foley）说。“我认为它仍然被认为是当今地球物理学中未解决的重大问题之一。”

地球的岩石圈——它的地壳和坚硬的上地幔——被分成大约 15 个不断移动的板块。这些板块不断移动、碰撞和彼此拉开。尽管科学家们不确定岩石圈是如何被分成板块的，但地球地质的某些方面使板块构造引擎保持运转。

Foley 说，对于一个维持板块构造的行星，它必须有一个对流地幔。寒冷、致密的表面物质在俯冲带处沉回地幔中，在那里一个板块滑到另一个板块下面，新物质在板块分开的地方上升。如果没有对流地幔，就没有足够的能量来移动板块。

但对流本身并不足以保证行星或月球会表现出板块构造。马萨诸塞州惠顿学院（Wheaton College）的地质学家杰弗里·柯林斯（Geoffrey Collins）说，岩石圈必须足够薄，以便首先破裂成板块，又必须足够密集，以便这些板块最终沉入地幔中。

地球的岩石圈足够薄，可以碎裂成板块，密度也足够大，这些板块最终会沉入地幔中。（图片来源：大英百科全书/贡献者来自 Getty Images）

板块边界和液态水之间的相互作用也可能起作用，多伦多大学（University of Toronto）的地球物理学家拉塞尔·皮斯克利韦克（Russell Pysklywec）说。“当我们对这些岩石进行水化并进入地球时，由于缺乏更好的解释，它实际上起到了对岩石的更多润滑的作用，”Pysklywec 。“可能是在两个板块汇合的俯冲带，以及我们的液态海洋，我们实际上是在添加润滑剂，这有助于促进板块构造。”

这些因素的结合可以解释为什么地球是当今已知唯一表现出板块构造的行星。在 2022 年的一项研究中，柯林斯和他的同事发现，木星的冰冷卫星木卫二过去曾表现出“类似板块构造”的活动：月球冰壳的一部分被打破成板块，这些板块展开并碰撞。冰下较暖的水可能使这些板块继续前进，但由于冰的密度低于水，因此板块不会像地球板块沉回地幔那样沉入海洋。

木卫二的板状行为也没有覆盖月球的整个表面。“在木卫二上，它似乎只是零散的，就像这边发生了一个小补丁，那边也发生了一个小补丁，然后它似乎没有发生在两者之间，”柯林斯。“另一个斑驳的地方是它在时间上是不完整的，所以它似乎是打开和关闭的。”

其他行星，例如火星，采用“停滞盖子”配置。这些行星有对流地幔，但表面并没有分裂成板块。“不是被分解成这些单独的板块，随着对流地幔四处移动，而是一个覆盖整个地球的大板块，”Foley 说。“它就像对流地幔上的盖子。”

但是，弗利说，如果附近没有其他行星表现出板块构造来与地球系统进行比较，就很难确切地知道是什么导致行星形成板块构造。“如果我们有数百个岩石行星，以及各种不同的条件，我们可能可以通过经验弄清楚关键因素是什么。但只用一个很难做到。

来源：小猫说科学