看板塊運(yùn)動(dòng)尋外星生命

莫云

一閃一閃亮晶晶，滿天都是小星星?？墒窃跓o垠的天際，如何才能在眾多的星球中找到像地球一樣存有生命的活力星球呢？

沒錯(cuò)，液態(tài)水的存在可以幫助探知外星生命存在的可能性。可是你知道嗎，除此之外，了解一個(gè)星球的板塊運(yùn)動(dòng)也可以幫助我們找尋外星生命。

板塊的乾坤大挪移

行星上的板塊運(yùn)動(dòng)是星球能夠供養(yǎng)生命的重要條件。表面上看，是否存在生命和板塊運(yùn)動(dòng)之間聯(lián)系似乎很薄弱，因?yàn)樯难h(huán)周期短而復(fù)雜，而板塊運(yùn)動(dòng)周期極長且相互作用簡單。但是，這二者之間確實(shí)存在著直接而深層的聯(lián)系。

板塊運(yùn)動(dòng)是地球物質(zhì)最有效的回收機(jī)制，生命的存在依賴這種循環(huán)所帶來的各種物質(zhì)。

地球上的陸地之所以會(huì)發(fā)生移動(dòng)，是因?yàn)樗鼈冏溆诜蛛x的板塊之上，而這些板塊是由地殼和上地幔組成的。地殼和上地幔就像浮動(dòng)在廣袤無垠、炙熱的“巖漿?！鄙系男≈?。伴隨著巖漿的流動(dòng)，各個(gè)板塊會(huì)不斷發(fā)生位置變化。水、二氧化碳以及其他生命構(gòu)成所不可或缺的要素，就會(huì)通過板塊運(yùn)動(dòng)在世界的各個(gè)地方穿梭，進(jìn)行交換。它們從深海，到陸地，再到大氣中，然后再回來，循環(huán)往復(fù)。沒有這些物質(zhì)的幫忙，生命很難在一個(gè)星球上存活下來。

板塊運(yùn)動(dòng)造“空調(diào)”

在數(shù)十億年的演化過程中，正是因?yàn)橛辛税鍓K運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)，造就出碳循環(huán)這么個(gè)“天然空調(diào)系統(tǒng)”，我們的地球才能保持較為穩(wěn)定的溫度，讓生命得以生存。

大氣中的二氧化碳溶解在雨水中，形成碳酸，隨雨水降到地面后，碳酸溶液可以在一定程度上溶解硅酸鹽巖石。溶解后的硅酸鹽變成地表石灰?guī)r的一部分，或者隨著水分被帶入海洋，被微小的浮游生物消化掉。當(dāng)這些生物死亡，它們就落到海洋深處，成為了沉積物。

在板塊邊界，部分這樣的沉積物隨著板塊俯沖（板塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)板塊沖到與其交界的板塊的下面）進(jìn)一步進(jìn)入更深層的地下世界。在地層深處高溫高壓的情況下，固存在地下的部分碳元素會(huì)以二氧化碳?xì)怏w形式被釋放出來，最終通過火山口回到大氣中，完成一次完整的循環(huán)之旅。

板塊運(yùn)動(dòng)幫助建立這種碳循環(huán)，使得地球擁有這種自動(dòng)調(diào)溫的神奇能力。地球溫度升高，會(huì)有更多的水從地表蒸發(fā)，這樣就能產(chǎn)生更多降水，溶解更多空氣中的二氧化碳，將它們帶入地下深處，降低溫室效應(yīng)，使得全球溫度下降。相反，當(dāng)?shù)厍蜃儧觯挥晁砣脒@種循環(huán)過程的二氧化碳就會(huì)相對較少，而從火山和其他來源產(chǎn)生的二氧化碳卻不斷潛入大氣中，這樣便加劇了溫室效應(yīng)，導(dǎo)致氣溫回升。而地球適宜的溫度一方面適合生命體生存，另一方面也是形成液態(tài)水的必要條件。

活躍的板塊運(yùn)動(dòng)是生命存在的信號(hào)

板塊運(yùn)動(dòng)使得地球成為一個(gè)更適宜生命居住的星球，反過來，生命的存在也可以使板塊運(yùn)動(dòng)更為頻繁。所以，活躍的板塊運(yùn)動(dòng)可以看作是生命體在向我們傳達(dá)信號(hào)，昭告它們的存在。

地球表面的生命以多種方式促進(jìn)風(fēng)化作用：細(xì)菌分泌可以分解石塊的酸性物質(zhì)，巖石上的地衣、苔蘚和樹木在石頭上分解石頭。地球上的生物越多，這種風(fēng)化作用就越顯著。這一過程產(chǎn)生的沉積物會(huì)在海底不斷堆積，越來越多。沉積速率越快，說明生物圈的活動(dòng)越顯著。當(dāng)板塊交界處出現(xiàn)俯沖的時(shí)候，這些沉積物便隨著板塊運(yùn)動(dòng)潛入地下100千米深的地幔處。

生物風(fēng)化所產(chǎn)生的沉積物含有大量水分（約占總質(zhì)量的40%），這些水分進(jìn)入地幔后相當(dāng)于一種潤滑劑，能夠加速板塊運(yùn)動(dòng)。巖石的含水量增加，其熔點(diǎn)就會(huì)相應(yīng)下降。如果生物風(fēng)化產(chǎn)生更多的沉積物，就有更多的水分隨著沉積物進(jìn)入地幔，就會(huì)導(dǎo)致更多的火山爆發(fā)。而火山噴出的熔巖越多，所產(chǎn)生的陸地也越多。

這樣來看，生物圈越是欣欣向榮，我們所能夠觀測到的板塊運(yùn)動(dòng)也就越明顯。

沒有生命，板塊還動(dòng)得起來嗎？

那么，如果一個(gè)星球上沒有生命，它的表面能有明顯的板塊運(yùn)動(dòng)嗎？就拿地球來說，沒有生命了的作用，它會(huì)變成什么鬼樣子？

2013年，德國航空太空中心的研究人員用計(jì)算機(jī)模擬出兩種截然不同的地球狀況進(jìn)行比對——一種生物圈像現(xiàn)在的地球一樣生氣勃勃，而另一場景中則沒有任何生命存在。

在有生命的情況下，生物風(fēng)化帶來的沉積物會(huì)增多，使得地幔中的含水量達(dá)到0.03%。這又進(jìn)一步促使火山爆發(fā)頻率變高，陸地會(huì)覆蓋地球表面40%的面積，與現(xiàn)在我們所處的環(huán)境十分相似，看起來非常美好、和諧。

一旦把生命從這種平衡的狀態(tài)中移除，就會(huì)造就出一個(gè)完全不一樣的星球。沉積減少會(huì)導(dǎo)致地幔中的含水量降低（降到0.004%的水平），大陸地殼的新生量也會(huì)相應(yīng)減少。按照這一模型所預(yù)測的情況，沒有生命的地球，會(huì)遍布汪洋，陸地的面積只占整個(gè)星球面積的3%。這樣的地球，板塊沒有前進(jìn)的動(dòng)力，地表死氣沉沉。

根據(jù)板塊運(yùn)動(dòng)找外星生命

就像“先有雞還是先有蛋”這樣無謂的爭論一樣，生命的出現(xiàn)和板塊運(yùn)動(dòng)，究竟是誰成就了誰也難有定論，因?yàn)樗鼈兪潜舜舜龠M(jìn)、唇齒相依的。

板塊運(yùn)動(dòng)的確與生命的存在有著莫大的關(guān)系，而這一觀點(diǎn)為我們尋找外星生物提供了一個(gè)新的視角。美國西北大學(xué)的天文學(xué)家尼古拉斯·考恩和他的同事近期展示了一種用于檢測系外行星上海洋和陸地狀況的技術(shù)。利用這種技術(shù)的望遠(yuǎn)鏡采集了24小時(shí)影像之后，考恩的團(tuán)隊(duì)可根據(jù)這些采集的資料制作出含有3種顏色的地圖：藍(lán)色對應(yīng)著海洋，橙色對應(yīng)著陸地，灰色代表著云層。長期觀察會(huì)獲取更多精細(xì)的地表畫面，揭開海洋和大陸的面紗。

考恩認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)未來可以用于探測系外行星上。如果一個(gè)行星有較大的大陸和大片水體，通常也會(huì)有板塊構(gòu)造，而板塊運(yùn)動(dòng)就預(yù)示著那片土地上有可能存在生命。