教育新闻网在大约50年前的板块构造理论背景下，人们对固体地球的活动(例如爪哇的火山，日本的地震等)非常了解。该理论认为，地球的外壳(地球的“岩石圈”)被细分为彼此相对移动的板块，大部分活动都沿着板块之间的边界集中。因此，令人惊奇的是，科学界对于板块构造学的起步没有坚定的概念。本月，香港大学地球与行星科学与空间研究实验室的亚历山大·韦伯博士与一个国际团队合作，在《自然通讯》上发表了一篇论文，提出了一个新的答案。。韦伯是新作品的通讯作者。
韦伯博士和他的团队提出，地球早期的壳变热，引起膨胀并产生裂缝。这些裂缝扩大并合并成一个全球网络，将早期的地球壳细分为板块。他们使用由论文的第一作者，大连理工大学的唐春安教授开发的断裂力学代码，通过一系列数值模拟说明了这一想法。每个模拟都跟踪热膨胀壳承受的应力和变形。壳通常可以承受大约1 km的热膨胀(地球半径为〜6371 km)，但是额外的膨胀会导致裂缝的产生和全球裂缝网络的迅速建立(图1)。
尽管此新模型非常简单(地球的早期外壳已预热，扩展和破裂)，但从表面上看，该模型类似于久负盛名的想法，并且与地球科学的基本物理规则形成了对比。在1960年代的板块构造革命之前，地球活动和海洋和大洲的分布是由多种假设解释的，包括所谓的扩展地球假设。查尔斯·达尔文(Charles Darwin)等发光体认为发生了大地震，山区建筑和土地质量的分布被认为是地球膨胀的结果。但是，由于地球的主要内部热源是放射性，并且放射性元素的持续衰变意味着随着时间的推移，可用热量会减少，因此热膨胀的可能性远小于其相反的热膨胀。那么，为什么韦伯博士和他的同事们认为地球早期的岩石圈经历了热膨胀?
韦伯博士说：“答案是考虑到地球早期可能发生的主要热损失机理。”“如果火山平流将热物质从深处运送到地面，是早期热损失的主要方式，那将改变一切。”韦伯博士和合著者威廉·摩尔博士(William Moore博士)较早的著作(2013年在《自然》上发表)证明，火山作用占主导地位会对地球的外壳产生意想不到的寒意。
这是因为取自地球深处的新的热火山物质将作为冷物质沉积在地表—热量将散失到太空。深度疏散并堆积在地面上最终将需要地面材料下沉，从而使冷物料向下。冷表面材料的这种持续向下运动将对早期岩石圈产生冷却作用。因为地球总体上在冷却，所以热量的产生和相应的火山活动将减慢。相应地，岩石圈的向下运动将随着时间的流逝而减慢，因此，即使整个行星冷却了，由于来自下方深层热物质的传导，冰冻的岩石圈也将逐渐变暖。这种变暖将是新模型中调用的热膨胀的来源。
韦伯博士和他的同事们继续通过综合的基于场的研究，分析和理论研究，探索我们星球以及太阳系中其他行星和卫星的早期发展。他们的野外勘探将他们带到了澳大利亚，格陵兰和南非等地。他们的分析研究探索了古代岩石及其矿物成分的化学性质;他们的理论研究模拟了各种提议的地球动力学过程。这些研究共同消除了行星科学尚存的最大谜团之一：地球如何以及为什么从熔融的球变成板块构造?
