重绘原始地球

　　超过5亿年的漫长童年，周身俱是翻腾不息的岩浆，这是迄今人们对地球之初的想象。但在对古老矿石中的放射性同位素进行分析后，一些地质学家对地球初期的景象又有了新的描绘……

　　和《圣经》中的描写大相径庭，我们的星球一开始可以说是地狱般的存在。45.6亿年前，太阳系的岩石碎片刚刚聚合成行星，那时候的地球与我们现在的蓝色星球没有任何相似之处：行星形成过程中留下的余热熔化了岩石，使得地球表层1000千米的范围内皆为熔岩的海洋。没有山岭，也没有大陆，更没有海水，有的只是岩浆，给整个地球裹上了一层红彤彤的外衣，任由连串袭来的陨石砸出一片片滔天火浪。

　　所以，地质学家在描绘地球最早期的景象时，总是不可避免地想到一个名字，那就是希腊神话中的冥府之主哈得斯（Hades）。1972年，美国地学大师普雷斯顿·克劳德（PrestonCloud）借用哈得斯的名字，将地球初期命名为“冥古宙（Hadean）”，这段时期从地球诞生开始，一直到40亿年前地表出现首批冷却岩石为止，共持续了5亿多年。

　　异常棘手的分析工作

　　把冥古宙的结束时间定在40亿年前是因为，一直到最近，地质学家仍坚信，要找到更早的岩石是不可能的。他们认为，那个时间之前的一切应该都消失在初始的岩浆海洋中了。

　　然而，最近几年发现的最古老岩石中找到了稀有的矿物。令人惊喜的是，这些矿物证明，在原先预估的冥古宙结束时间很久之前，那个一度被以为理应还是岩浆统治的时代，地表就出现了固态岩石。

　　近几个月，研究人员对这些岩石残留又进行了深入的分析。这些残留中有整块整块的片麻岩或花岗岩，还有不少微小的锆石（极为稳定的硅酸盐矿物）。分析结果展现出一幅大不相同的地球初期景象，比我们以往认为的要平静得多。简而言之，就是冥古宙的高烧时间段应该只持续了1.5亿年（而非5亿年），之后原始地球便冷却了。

　　“2001年，当我们第一次发现44亿年前的锆石时，这还是个非常新的假说，”美国威斯康星大学麦迪逊分校的约翰·瓦利（John Valley）回顾道，“但如今，它已经被广泛认可。”

　　要对这些岩石进行分析是一件非常棘手的工作，因为其上残留的证据极为脆弱。这些重见天日的矿物是否因地表逐渐发生的改变而重组过？是否被其他岩石污染过？是否遭受过剥蚀作用？

　　但最终，通过年代测量还是得到了精确的答案。“1970年代，我还是大学生那会儿，唯一能够用来推定岩石年龄的是岩石里的化石。”法国克莱蒙费朗岩浆与火山实验室的埃尔韦·马丁（Hervé Martin）回忆道。后来，有鉴于锆石极为稳定，能够经久而不变质，所以从1980年代起成了推断岩石年龄的最佳依据。

　　“当时要从数千克岩石中提取许多锆石，耗日持久，”马丁继续说道，“而今天，有了现场测量技术，我们当天就可以测定好几块岩石的年龄，而且精确度也大大提升。”

　　研究人员依靠那些可探测材料中微小化学构成差别的仪器进行分析。说到这些仪器，不得不提的就属离子微探针和原子探针了。前者对矿物化学组分的辨别能力可达微米级，而后者更是达到纳米级。

　　这些矿物除了能够透露自己的年龄（可能比自己身处的岩石要大上很多），它们里面的放射性同位素还能向研究人员提供有关当时环境的线索。

　　约翰·瓦利团队正是通过分析一粒澳大利亚西部锆石中氧、铀、钍、铅的同位素的精确含量，从而获得了冥古宙时期存在海洋和陆地的证据。研究人员发现，锆石最早身处的岩石在熔化之前，曾在低温下遭受过侵蚀，而这只有当其表面接触液态水才有可能。

　　同样类型的分析，还让熔岩浆与火山实验室的哈尼卡·里索·加尔萨（Hanika Rizo Garza）和同事从格陵兰岛38亿年前的伊苏亚绿岩带（Isua Gre enstone Belt，主要由玄武岩构成）中，找到了证明从44.7亿年前开始，冥古宙的岩浆海就迅速结晶成固态岩石的证据。

　　其他一些样本还进一步证明，地球的这层原始地壳曾经经受住了高强度的陨石撞击，而且34.5亿年前就有了磁场，其雏形甚至在冥古宙可能就已出现……这种种发现勾勒出了一个关于地球起源的新故事，将地狱般的时期缩至“短短一瞬”。

　　尚未写完的新故事

　　这个有关地球初期的新故事还在不断谱写当中。广袤的北极地区无疑是凝结着最多希望的一片土地。比如在格陵兰，科学家在因气候变暖而融化的冰帽中发现了一些早期岩石。好一份让人喜出望外，尚待勘探的宝藏啊！

　　更令人兴奋的是，几个月前，美国科学家的一项研究显示，大约45亿年前催生出月球的那场地球与巨大天体的撞击发生时，地球只是局部熔化而已。因此这场撞击的痕迹可能并没有消失，它们会揭示新的研究方向，从而将探究地球初期面貌的时间上限又往前大大推进一步。

　　撰文/Lise Gougis 编译/邹沁