大自然是一个伟大的艺术家,这个艺术家的创作灵感就是来自地球的板块运动,地球板块至少已经持续运动44亿年,它创造了我们的山川和海洋,同时也带来了可怕的地震和火山爆发。
由于板块运动,地球上每一秒钟都有新的陆地诞生,但没有什么是永恒的,最终,地幔会冷却下来,当冷却到一定程度时,板块运动也将停止。
当那一刻来临时,我们将告别碳循环,以及不断重塑的大陆,而这些都是亿万年来生物进化的重要驱动力。
如果你之前读过太阳将会在54亿年后膨胀成红巨星而摧毁地球,那么不用担心,那一刻来临前,地球板块就已经停止运动了,地质学家认为这个时间可能是14.5亿年。
虽然许多专家不赞同14.5亿年后大自然这位艺术家就会江郎才尽,但是所有人都相信这一天终究会来临,只是时间问题。
那么,当这些主要的行星活动消失后,我们的地球会变成什么样子呢?
板块构造的工作原理
在我们深入了解板块停止运动的后果前,我们首先要知道板块构造是如何工作的。
现在普遍认为,地球诞生于 45.4亿年前的早期太阳系,原始地球在旋转和凝聚的过程中,由于本身的凝聚收缩和内部放射性物质的核裂变生热,温度不断增高。
随着地球逐渐稳定,它开始慢慢冷却,之后地球进入了我们熟悉的层状结构,有一个致密的内铁核,一个液态的外核,上下地幔和地壳组成。
图为:地球的结构,上地幔和地球构成岩石圈
大约在6到35亿年前,由地壳和上地幔(统称为岩石圈)构成的板块变得寒冷而稠密,密度的增加使其能够沉入下地幔,从而开启了地球板块构造时代。
至此岩石圈(厚约60~120公里)变成了一个地球板块的拼图,这些板块不断地在地球表面相互碰撞,推动着全球的地质运动。
在洋脊(海底山脉系列),地幔物质上升,减压,并引发大量融化,形成海洋岩石圈,这种圈薄、冷重、致密、刚硬的岩石圈是海洋板块的特点。
当海洋板块和大陆板块碰撞时,海洋板块中较冷、较密的边缘有助于将岩石圈板块拉到深处,这就形成了俯冲带,而这种活动将在地表产生火山爆发和新大陆。
图为:俯冲带的形成
当两块大陆板块碰撞时,它们会发生弯曲,形成像喜马拉雅山脉或阿尔卑斯山这样的山脉。上涌的地幔柱有时会出现在大陆板块之下,这种不断移动的融化中心将形成火山链。
所有这一切都是因为下地幔的温度足够高,密度相对小,板块可以下沉或者移动。不过,地球也在冷却,总有一天下地幔会冷却到板块无法再下沉的程度。
为什么是14.5亿年?
虽然我们一直在试图了解地球,但是我们知道的还是太少了,人类最深的地质探测活动——科拉超深钻孔也不过才12,262米,这相对于岩石圈的120,000米相差甚远。
但是基于我们对地球30亿年前到现在的岩浆活动强度的了解,可以计算出地幔的冷却速度,于是得到了14.5亿年这个时间。
不管这个数字有多精确,板块构造将不可避免地消亡,当那一天到来的时候,很可能就是我们所说的世界末日。
地球很可能会进入一个单一的“盖层”状态,只剩一个巨大板块组成的完整拼图,它将不再漂移或下沉。
造山将会停止,不过地球仍然会有大气层,所以风和海浪的侵蚀会把那些雄伟的山峰削成丘陵或高原,最终,大部分被夷为平地的大陆将被海水淹没。
俯冲带将不复存在,因此尽管地震仍会不时发生,但7级以上惊天动地的事件将只存在以书中,与此同时,尽管火山也仍会存在,但不会有超级火山爆发。
在逐渐冷却的过程中会发生什么
太阳系内的四个岩石行星,除了地球外都有着失败的板块构造,在它们身上我们可能可以找到一些答案。
火星是一个最受关注的板块构造失败的世界,它成功塑造了一些令人印象深刻的火山特征,包括太阳系中最大的火山——奥林帕斯山。
图为:太阳系最大的火山—奥林帕斯山
这座高达21171米的山峰,你很难想象是在没有板块运动的情况下形成的,并且是由于火山活动形成的。
这是因为一个长期存在的上升流地幔柱将大量的地壳融化物集中在这一个点上,在没有板块运动的情况下这个热点能维持固定,使火山持续累积熔岩而增高。
当未来地球的地幔仍保持足够的温度时,我们也会得到类似但分散的上升流驱动火山作用的静止热点。
但是地球上永远不会出现奥林帕斯山那样巨大火山,因为地球的引力场太强了,任何这么大、这么高的东西都会直接沉入地壳。相反,地球的火山会显得更平坦,更分散。
正如现在所发生的一样,岩石圈下部的部分将继续落入地幔特别热的区域中,这将导致地幔物质上升,推高地壳,形成孤立的山脉和相关的盆地。
图为:太阳系四颗靠近太阳的岩石行星
这种活动会引起轻微的地震,甚至可能引起更多的火山活动,但不会形成高大的山脉,就像现在的金星表面(太阳系另一个板块构造失败的世界)。
但最终,随着冷却的继续,这些机制也将不复存在,地球上最后的火山光辉也将被熄灭。地幔将相对寒冷,地球将成为一个死星,就像水星一样。
最后
也许在这之前,地球的液体内核会冷却到足以停止对流,导致地球的保护磁场失效,太阳的高能粒子流会带走我们的大气层,海洋将被蒸发掉。
在板块构造消亡之后,没有什么值得期待的,地球会变得越来越平坦,越来越无聊,没有任何生机。
在地质灾害面前人类是渺小的,我们害怕它的发生,但是我们一定要知道这些是让地球生机勃勃的动力。