板塊構造是生命形成必要條件嗎？造能增加生命存在的可能性

地球由幾大板塊構成。

木衛二上有可能存在生命。

沒有了板塊構造，地球將變成金星那樣的煉獄。

　　新浪科技訊 北京時間2月10日消息，據國外媒體報道，從微生物到哺乳動物，地球上的生物可謂應有盡有。但就算把地球上的生物清除一空，地球依然是一顆「生機勃勃」的星球。

　　地核中的熔岩不斷翻騰攪動，創造出包圍著地球的磁場。火山噴出滾燙的氣體，岩漿凝固成新的地面。地表的各大板塊彼此來回推搡碰撞，山脈由此形成，地形也隨之改變。

　　地球不僅僅是生命的載體，它本身就是生命。但它的地質新陳代謝過程恰好使地球成為了一顆宜居的星球。如果地球只是宇宙中一顆冰冷、死寂的巨石，我們所熟知的生命也許根本就無從存在。至少在當今的地球上，地質與生物之間存在著密不可分的關係。

　　在所有行星中，地球是唯一有著板塊構造的星球，也是唯一已知存在生命的星球。但這是否意味著地質板塊是生命形成的必備條件呢？我們還無法確定。

　　天文學家已經在太陽系之外發現了數千顆行星，其中有些可能屬於宜居星球。板塊構造能增加生命存在的可能性，特別是較為複雜的生命體。如果外星人確實存在，它們可能也生活在像地球一樣地質活動較為活躍的星球上。

　　但探測器對太陽系進行探索後發現，地球的地質活動並不是獨一無二的。雖然月球和火星都沒有板塊構造，但它們都存在「月震」或「火震」。

　　木星的一些衛星上有活躍的火山和熱泉。水星周圍有磁場，說明它至少有一部分核心物質處於熔化狀態。就連一度被看作冰天雪地、死氣沉沉的冥王星上，似乎也遍布著高聳的冰山和冰川，比科學家原本預想的有生機得多。

板塊構造實現了碳元素在地球內部和外部之間的循環。

海底熱泉中存在豐富的生態系統。

　　不過，光有地質活動還無法與板塊構造相提並論。地球是太陽系中唯一外殼分成了幾塊的星球，就像破裂的蛋殼一樣。這些堅硬的板塊漂浮在較為柔軟的地幔上方，厚度最多可達數百公里。

　　太陽系中的其它星球同樣古老，表面密密麻麻地分布著數百萬年、甚至數十億年來形成的撞擊坑。但在地球上，板塊會漂移、碰撞，不斷改變著地表形態。在中洋脊構造中，岩漿會向上湧出，形成新的海底地殼，並將原有板塊向兩側推開。

　　而當兩大板塊相互擠壓時，一側板塊可能會併入另一側板塊底部，這一過程名叫「潛沒」，會形成深深的海溝，或導致火山爆發。有時兩側板塊則會同時向上運動，構成喜馬拉雅之類的山脈。

　　這些對於地球上的生命而言都有至關重要的意義。

　　在這些過程中，地球內部會吸收或釋放碳元素，從而調節大氣中的二氧化碳含量。而二氧化碳是一種溫室氣體，若濃度過高，大氣層便會蓄積過多的熱量。

　　「地表溫度正不斷上升，地球最終會變成金星一般的煉獄。」耶魯大學地質物理學家朱·科雷納加（Jun Korenaga）指出。而二氧化碳若含量過低，地球又會變得過於寒冷、不適合生命居住。

　　因此，碳循環起到了全球溫度調節器的作用，在需要時可自動進行調節（但在人類活動排放的過量二氧化碳面前，它就無能為力了）。氣候變暖時，降雨量也會增多，有助於吸收大氣中過多的二氧化碳。

科學家已經發現了數千顆地外行星。

夏威夷火山的噴發與板塊運動無關。

地球表面在遠古時期的模樣。

　　二氧化碳會溶解在雨水中，降落到裸露的岩石上。雨水與岩石發生的化學反應會使岩石中的碳和鈣等礦物質析出，並隨著河流匯入海洋，形成碳酸鹽岩、以及貝殼等有機物。

　　這些碳酸鹽岩位於海底，其所在的板塊發生潛沒之後，碳元素也就進入了地球內部。接著，火山再將這些碳元素以二氧化碳的形式噴回大氣中。

　　歷經數億年時間，這一過程終於構成了完整的循環。

　　在這一循環中，每個環節都離不開地殼板塊的作用。板塊潛沒不僅能將碳元素帶回地幔中，其它板塊活動還能將新形成的岩石帶回地表。這些裸露的岩石進而發生化學反應、釋放出礦物質。板塊活動形成的山脈可以使空氣向上流動，在高處冷卻、凝結，形成降雨，進而吸收大氣中的碳元素。

　　火山也至關重要。「板塊活動有助於延長火山活躍時間。」賓夕法尼亞州立大學的地質物理學家布拉德·弗利（Brad Foley）指出，「若沒有火山將二氧化碳噴回大氣層，地球就會變得極為寒冷，變成一片凍土。」

　　溫暖的氣候是宜居的根本。但除此之外，板塊活動還發揮了其它作用。例如，侵蝕和風化過程會將岩石中的銅、鋅、硫等元素帶入海中，它們為浮游生物等生物提供了重要的營養物質。在遠古時期，這些元素大大增加了地球上的生物多樣性，如5.4億年前的寒武紀生命大爆發等。還有相關證據顯示，在侵蝕作用較為貧乏的時期，往往伴隨著大規模物種滅絕事件，因為海洋生命獲得的營養物質不夠充足。

　　板塊活動還創造了豐富多樣的環境，促進了生物進化。數百萬年以來，各大陸在地球表面四處漂移，從一種氣候變化到另一種氣候。若沒有板塊構造，地球的地形地貌就不可能如此豐富，也就不可能有如此多彩紛呈的生命。

　　板塊活動也與海底熱泉密切相關。海水從板塊相接處流入縫隙中，被岩漿加熱到數百度。滾燙的海水被噴回海中，便形成了海底熱泉。這一地質構造最早發現於上世紀70年代末，蘊藏著豐富的生態系統。一些科學家認為，地球上的第一批生命也許正是在類似的海底熱泉中形成的。

　　持續不斷的板塊運動甚至還可能與地球磁場的形成有關。磁場就像一層保護罩，防止太陽風破壞地球大氣層——大氣層可能也是生命存活的必備條件。地核中熔化的鐵不斷地翻騰攪動，從而形成了磁場。而地核的劇烈攪動則是由對流引起的：較熱的液體上涌，較冷的物質下沉。磁場的形成取決於地核中是否會發生對流，對流的發生則取決於地球的降溫速度。

　　「板塊構造會加快地球內部的降溫速度。」華盛頓卡內基學會的地質物理學家彼得·德里斯科（Peter Driscoll）指出。降溫速度下降會引發對流現象，進而形成磁場。火星和金星都沒有板塊構造，也沒有液態的內核、更別提磁場和生命了。

　　不過，雖然板塊構造對於當今地球上的生命而言至關重要，它對於地外生命又如何呢？

　　天文學家估計銀河系中有多達一千億顆行星，其中有許多與地球大小相仿、且位於所謂的宜居帶中，溫度既不過高、也不過低，剛好可使水保持液態。科學家已經在距太陽系最近的恆星比鄰星周圍發現了一顆這樣的行星。

　　位於宜居帶中、表面有液態水，這是生命存在的最關鍵要素。在此之後，就要考慮板塊構造了。

　　「板塊構造對於生命的形成至關重要。」斯坦福大學的地質物理學家諾姆·斯利普（Norm Sleep）說道。如果某顆行星有板塊構造，「宜居的可能性就會大大增加。」

　　當然，要討論某顆星球是否宜居，目前還全憑猜測。唯一已知宜居的星球便是地球。

　　「作為人類，我們所了解、所熱愛的所有生物都離不開板塊構造。」亞利桑那州立大學的行星科學家琳迪·埃爾金斯·坦頓（Lindy Elkins-Tanton）指出。但「從更廣闊的層面來看，這並非生命形成的必需條件。」

　　以地球為例，板塊構造最重要的作用便是調控碳循環。但其它行星並不一定需要板塊運動才能調節這一循環。例如，構成夏威夷群島的火山就與板塊活動無關。

　　「有了這樣的火山活動，二氧化碳仍然有進入大氣層的途徑。」弗利指出，「這些火山活動還能創造新的岩石，它們同樣會風化，因此碳循環的一部分環節並不會受到影響。」

　　但問題在於，若是沒有了潛沒過程，這些碳元素要如何回到星球內部呢？沒有板塊構造的行星被稱作「靜止蓋」行星，碳元素被堅硬的外殼牢牢封鎖在星球內部。不過，這些外殼的深處溫度更高、也更加柔軟，同時密度又大於幔層。因此如果這一部分足夠柔軟的話，就能像糖漿一樣緩緩下沉，將碳元素帶到星球內部，再隨著火山噴發出來。

　　但就算碳循環能以某種形式進行，可能也無法長期持續，這顆行星的宜居時限也會因此縮短。弗利指出，如果沒有板塊構造，火山活動可能不久便會偃旗息鼓。

　　但一些研究人員指出，就算在地球上，生命或許也並不需要板塊構造。2016年，悉尼麥考瑞大學的行星科學家克雷格·奧尼爾（Craig O『Neill）構建了相關電腦模型，顯示地球在遠古時期是沒有板塊構造的——甚至在41億年之前生命誕生之初，板塊構造還尚未形成。如果地球上還沒有板塊構造時便已出現了生命，就說明板塊構造並非生命的必要條件。

　　但其他研究人員認為這一結論考慮得並不周全。這一模型的假定條件稍有不同，便會得出全然不同的答案。

　　最終研究人員達成了一致：板塊構造可以誘發生命的誕生。但還無人敢斷言它究竟是不是生命形成的必要條件。「我們對板塊構造的了解還不夠，不足以判斷它是否對星球的宜居程度至關重要。」埃爾金斯·坦頓說道。科學家一直到上世紀後半葉才提出了板塊構造理論，至今對地球上的板塊構造還沒有充分理解，更別提其它行星了。

　　地球的板塊構造與生命之間有著密不可分的複雜關係。「這些地質循環使地球擁有了 宜居的環境。」斯利普指出，但生物學也同樣重要，「生命歷經40億年，逐漸演化出了種種適應板塊構造的特性。」也許地球上的生命之所以依賴於板塊構造，只是由於進化使然。

　　即使板塊構造是生命存在的必要條件，天文學家也許也無法輕易判斷某顆行星是否有板塊構造。太陽系外的行星可謂遙不可及，即使是最強大的天文望遠鏡也只能弄清這些行星大氣層的化學組成，這已經很了不起了。但在實現星際旅行之前，我們是不可能確定其它行星上是否存在板塊構造的。

　　「我們就生活在地球上，卻還差點沒察覺到地球的板塊構造。」埃爾金斯·坦頓說道。

　　板塊構造只是影響星球宜居性的眾多可能因素之一。在真正找到外星人之前，科學家還無法確定生命所需的必要條件。就目前而言，地球仍是我們所知的唯一生機勃勃的世界。