我们每天踩在脚下的土地从来都不是静止的。打开世界地图,惊人地契合的是南美洲东海岸的曲线和非洲西海岸的轮廓,像被人掰开的一块饼干,边缘能完美对接。地球亿万年的运动奥秘,在这种契合背后:大陆一直在移动,而推动这一切的,是地球深处的地幔对流。

大陆漂移的猜想,是20世纪初德国科学家魏格纳偶然观察到这种地图上的巧合后提出的。所有大陆曾经是一个整体,这是他的看法,后来这些大陆逐渐分裂、漂移到如今的位置。这个想法在当时引发了争议,最大的疑问是,万亿吨重的大陆,靠什么力量移动?
这个谜题,直到20世纪60年代才被板块构造理论的出现解开。地球包括地壳和上地幔顶部的外层岩石圈并不是完整的一块,它被分割成十几块巨大的板块。厚度达2900公里的地幔,在这些板块之下,地幔物质在高温高压下,呈现出一种特殊的状态。看似固态,却能像极粘稠的物质缓慢流动。随着板块的移动而改变位置,也就是作为板块一部分的大陆本身。

地幔对流是板块移动的根源。不断向外传递的热量,来自温度高达数千摄氏度的地核,这些热量加热着地幔底部的岩石。这些受热后膨胀、密度降低的岩石开始缓慢向上移动。上方温度较低的岩石,会吸收它们上升到岩石圈底部时释放的热量,这些物质自身逐渐冷却、密度变大,然后向下沉降。
循环的对流环,由上升和下沉的地幔物质形成,持续不断地运转。我煮杂粮粥时,总喜欢盯着锅底看,米粒会随着热粥的上升而浮到表面,冷却后又沉回锅底,形成小小的循环。地幔对流的运动逻辑与此相似,只是规模扩大到了地球内部,物质也从粥变成了高温硅酸盐岩石,运转一次需要数百万甚至数千万年。

水平方向的作用力,由地幔对流的上涌部分对岩石圈产生,这种力会带动板块跟着流动方向移动。美洲板块向西侧移动,是由大西洋中脊下方持续上涌的地幔推动的,同时欧亚板块和非洲板块被推向东侧,大西洋也因此不断扩大。密度较大的海洋板块,会在两个板块相互碰撞时俯冲到密度较小的大陆板块之下,沉入地幔。这个下沉过程会产生强大的拉力,带动整个板块向俯冲带方向移动。
目前科学界对这两种驱动力的主次存在不同看法,有些研究通过模拟计算认为,俯冲拉力的作用更强,是板块运动的主要动力。但近年来,通过地震波探测发现,某些区域的地幔拖曳力也有着不可忽视的影响,具体的作用机制还需要更多数据来验证。

板块运动的速度极其缓慢,每年只有几厘米,和我们指甲的生长速度差不多。我们平时完全感受不到这种移动,就像看着手表上的时针,很难察觉它的转动,但时间一长,变化就会变得惊人。盘古大陆,是亿万年前所有大陆聚集在一起形成的,正是这每年几厘米的移动,让盘古大陆逐渐分裂,最终形成了今天的七大洲四大洋。
喜马拉雅山脉曾经是一片海洋,由于印度洋板块持续向北俯冲,撞击亚欧板块,才逐渐隆起,成为世界最高峰。板块交界处,也大多集中着地震和火山活动,这些看似危险的自然现象,其实是地球内部能量释放的方式,也是地幔对流持续运转的证明。

人类对地球内部的探索还在继续,地幔对流的很多细节,比如对流环的具体结构、地核与地幔的热量交换机制,仍然需要进一步研究。我们脚下的土地,承载着地球亿万年的历史,也存在更多等待被发现的秘密。你有没有想过,再过亿万年,地球上的大陆会变成什么样子?