沒有板塊運動的地球會是怎樣的?科學家認為將會是真正的世界末日

沒有一個地質藝術家能和地球板塊構造學相提並論。正是由於這項每時每刻都在進行的板塊運動，我們才有了山脈和海洋，可怕的地震，熾熱的火山爆發，每一秒鐘都有新的陸地誕生。

但沒有什麼是永恆的。

最終，地幔會冷卻到某個的程度，以致於這個遍布全行星的傳送帶會逐漸停止運轉，在那時候，你就可以告別碳循環了，以及不斷重塑和重組的大陸塊(它們是千百年來進化的主要驅動力。)

國際地質科學聯合會(International Union of Geological Sciences)主席、數學地球科學家Quiming Cheng是最新一位承負責預測這一黯淡日子何時到來的人，他估計，這一天將會在大約14.5億年後到來，這遠早於大約54億年後太陽膨脹成為紅巨星併吞噬我們的那一天。

這項發表在本月《岡瓦納研究》(Gondwana Research)上的研究引發了爭議。一些專家認為，我們永遠無法準確預測板塊構造什麼時候終結。但科學家們大體上同意這樣的結局終有一天會到來，這將使地球走上一條地質停滯的道路。

那麼，當這些主要的行星進程停止時，我們的家園將會變成什麼樣子呢?

構造拼圖

搞清楚這一點意味著首先要了解板塊構造是如何工作的。地球在45.4億年前誕生於早期太陽系的廢墟中。一旦完全熔化，巖石中形成的熱量和放射性物質就開始逸出。隨著地球的冷卻，地球進入了目前的層狀結構，有緻密內部鐵核，液態外部核，脆弱的上部地幔和地殼，下層地幔的塑料狀高溫巖石則被夾在中間。

在6億到35億年前的某個時間段，由地殼和上地幔組成的板塊——統稱為巖石圈——變得寒冷而緻密，足以沉入下地幔，開啟了板塊構造的時代。巖石圈被分割成板塊拼圖，板塊不斷地在地球表面碰撞，推動著海洋上方和下方的地質活動。

在洋中脊，地幔物質上升、解壓並引發大量融化，形成海洋巖石圈。更冷更密集的板塊邊緣幫助將巖石圈板塊從這些山脊拉到深處。它們通常潛入密度更低的大洋或大陸板塊下，這一過程被稱為俯衝。這種活動會在地表產生火山爆發和新的地殼。

當兩塊大陸板塊碰撞時，它們會彎曲，形成山脈，如阿爾卑斯山脈或喜馬拉雅山脈。上升的地幔柱有時會出現在大陸板塊或海洋板塊之下，這種不斷移動的融化中心形成了火山鏈。

不過，到了某一時刻，地幔會冷卻到某種的程度，以至於板塊再也無法沉入其中，一些研究曾試圖預測這種情況何時會發生。

Cheng的新論文基於30億年前到現在地球巖漿活動的強度，利用數學模型估計地幔冷卻的速度。他說，這讓我們對板塊構造何時結束有了一階估計。

在通往靜止的道路上

美國地質調查局的地球物理學家肯·哈德納特( Ken Hudnut)說，不管這個數字有多精確，板塊構造將不可避免地停止。當這一天到來的時候，「很可能就是我們所知道的世界末日。」

地球很可能會進入一個單一的蓋層，一個由巨大的板塊組成的完整拼圖，不再漂移或下沉。造山運動將會停止，但地球仍會有大氣層，所以風和浪的侵蝕將會把那些雄偉的山峰風化為丘陵高原，最終，大部分被夷為平地的大陸將被淹沒在水下。

俯衝帶將不復存在，因此，雖然地震仍會不時發生，但7級以上的真正驚天動地的地震將會成為歷史。與此同時，世界上大部分的火山爆發也將會停止——儘管火山不會被完全熄滅。

火星是一個失敗的板塊構造的世界，但它確實成功地鍛造了一些令人印象深刻的火山特徵，包括太陽系內最大的火山奧林匹斯山。在沒有板塊移動的情況下，這個長時間存在的上升地幔柱將大量的地殼熔融集中在一個點上。

未來地球的地幔會保持足夠的溫度來對流和部分融化，我們也將會繼續得到類似但分散的火山噴發的固定熱點。在地球上，我們永遠不會會有像奧林匹斯山那樣大的東西，因為我們的引力場太強大了，任何大而高的東西都會沉入地殼。相反，我們的多數火山會更低矮，分布更廣。

就像現在正在發生的那樣，下部巖石圈的一部分會繼續剝落並落入地幔中特別熱的部分。這將導致地幔物質在原地上升，推高地殼，形成孤立的山脈和相關盆地。這種活動會引起輕微的地震，甚至可能造成更多的火山活動。

「這些是金星表面形成的過程，」德克薩斯大學達拉斯分校的板塊構造專家羅伯特·斯特恩( Robert Stern)說，他指的是另一個板塊構造活動並沒有完全運作的的世界。最終，隨著冷卻的繼續，這些機制也將停止，地球最後的火山火光將被熄滅。地幔將變得比現在更寒冷，地球將「像水星一樣變成一個死的行星，」他說。

也許就在板塊運動開始停止之前，地球的液態核心冷卻就足以結束對流，導致地球的保護性磁場失效，接著太陽的高能粒子流將會帶走我們的大氣層，繼而把海洋煮沸。

Hudnut 說:「在板塊構造停止之後，我們也沒有什麼可指望的了。」他預測，地球只會變得越來越平坦，越來越無趣，直到「剩下的地球撞向太陽」。

板塊構造的預言者

其他研究人員提出了不同的板塊構造活動停止日期。2016年的一項研究使用了極為詳細但經過簡化的計算機模擬，將末日日期定在了50億年左右，大致相當於太陽滅亡的時間。

另一篇2008年的論文利用過去板塊構造活動的證據表明，板塊構造是間歇性的。研究報告的作者預測，下一次大暫停將發生在3億5千萬年後，屆時太平洋將會關閉，許多俯衝帶將會停止活動。

「這個問題很好，的確，它最終是會結束，」Stern說。然而，他從根本上不同意這項新研究的推論。他說:「我不相信任何估計的板塊構造的停止時間。」

位於阿靈頓的德克薩斯大學(University of Texas at Arlington)的一位名譽退休的板塊構造專家克里斯多福•斯科裡斯(Christopher Scotese)認為，這篇論文不應該把重點放在地幔冷卻上。相反，它應該把重點放在板塊拖拉的機制上，因為「板塊拖拉才是最重要的」。

Scotese預測，在未來10到20億年板塊運動帶停止之前，板塊構造將會繼續活躍，而不是逐漸減速。他認為，隨著地幔熱流的減少，這些板塊將變得極其冷卻和緻密，從而使它們能夠更快地俯衝。

Hudnut指出，即使在短期內，預測任何未來的地球物理事件都是「超出目前人類能力的挑戰」。儘管如此，他強調，未雨綢繆是件好事，雖然沒有一篇預測論文是完美的，但它們確實凸顯了主題的複雜性，以及我們對地球運行方式的了解存在哪些有趣的空白。

Scotese說，這些大相逕庭的模型「有助於我們弄清楚對最初對板塊構造發生原因的認識。我們可能會發現一些關於未來的東西，而這些東西可以在過去得到應用。」

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