一项新研究通过观测矿物颗粒的成分，探究地球在银河系中的路径。
这一方法的研究结果表明，早期地球的地壳形成大约以2亿年为一个周期。
“从一粒沙中看见一个世界”，这是诗歌开篇的一句诗，作者是威廉·布莱克，这句常被引用的话也道出了地质学家部分工作的真谛。
我们观察矿物颗粒的成分，它们比人类头发的宽度还小。接着，我们根据这些颗粒所揭示的化学过程进行推演，思索我们星球的形成本身。
如今，我们将这种细致入微的观察提升到了新的高度，把微小颗粒与地球在银河环境中的位置联系起来。
眺望宇宙
在更大的尺度上，天体物理学家致力于理解宇宙以及我们在其中的位置。他们运用物理定律建立模型，描述天体的运行轨道。
我们或许会认为，行星表面完全由地球内部的过程塑造，但毫无疑问，我们的星球也受到了宇宙环境的影响。这些影响包括地球轨道的周期性变化、太阳辐射输出的变化、伽马射线暴，当然还有陨石撞击。
只要看看布满撞击坑的月球表面，就该想起这一点：地球的质量是这颗灰色卫星的80多倍。事实上，近期研究指出，陨石撞击对地球大陆地壳的形成十分重要，有助于形成一些浮力较大的“种子”，在地球年轻时漂浮于其最外层。
如今，我们与国际同事团队发现，这种早期大陆地壳的形成具有一定节律，其节奏指向一种极其宏大的驱动机制。这项研究刚刚发表于《地质学》期刊。
地球地壳形成的节律
地球上的许多岩石由熔融或半熔融的岩浆形成。这些岩浆要么直接来自地幔——地壳下方以固态为主、但缓慢流动的层——要么源自更古老的既有地壳碎块再次熔融。液态岩浆冷却后，最终凝固成固态岩石。
在岩浆冷却结晶的过程中，矿物颗粒逐渐生长，并可能包裹铀等元素。这些元素会随时间衰变，形成某种计时器，记录它们的年龄。此外，晶体还可以包裹其他元素，以追踪其母岩浆的成分，就像姓氏可以追溯一个人的家族一样。
有了年龄和成分这两项信息，我们便能重建地壳形成的时间线。随后，我们可以运用傅里叶变换的数学技巧，解读其中的主要频率。这种工具基本上可以解读事件发生的频率，类似于辨认混入蛋糕搅拌机的各种原料。
采用这一方法得到的结果表明，早期地球的地壳形成大约以2亿年为一个周期。
我们在宇宙中的位置
不过，还有另一种过程具有类似的节律。太阳系和银河系的四条旋臂都围绕着银河系中心的超大质量黑洞旋转，但它们的速度并不相同。
旋臂以每秒210公里的速度运行，而太阳则以每秒240公里的速度疾驰，这意味着太阳系会穿入并穿出银河系的旋臂。可以把旋臂想象成致密区域，它们会像交通堵塞一样减慢恒星的运行，直到恒星驶出更远处的道路（或旋臂）后，拥堵才会消散。
根据这一模型，太阳系每次进入银河系旋臂之间的间隔约为2亿年。
因此，地球地壳形成的时间与太阳系绕行银河系旋臂所需的时间之间，似乎可能存在联系——但这是为什么？
来自彗云的撞击
据认为，在太阳系遥远的边缘，有一片由冰冻岩石碎屑构成的云团，名为奥尔特云，它环绕太阳运行。
当太阳系周期性地进入一条旋臂时，太阳系与奥尔特云之间的相互作用据称会使云团中的物质脱离，并将其推向更靠近太阳系内部的区域。其中一些物质甚至可能撞击地球。
地球相对频繁地遭受来自小行星带岩质天体的撞击，这些天体抵达时的平均速度为每秒15公里。但从奥尔特云中抛出的彗星速度要快得多，平均为每秒52公里。
我们认为，地壳形成记录追踪到的正是这些周期性高能撞击，而这段记录保存在微小的矿物颗粒中。彗星撞击会挖掘地球表面的大量物质，导致地幔减压熔融，这与打开一瓶起泡饮料的瓶塞颇为相似。
这种熔融岩石富含硅、铝、钠和钾等轻元素，因而实际上会浮在密度更大的地幔之上。虽然形成大陆地壳还有许多其他途径，撞击很可能在早期地球上形成了浮力较大的地壳种子。后续地质过程中产生的岩浆会附着在这些早期种子上。
是末日的先兆，还是陆地生命的园丁？
大陆地壳对地球大多数自然循环都至关重要——它与水和氧气相互作用，形成新的风化产物，并承载着大多数金属和生物碳。
大型陨石撞击是灾难性事件，可能毁灭生命。然而，撞击很可能是我们赖以生存的大陆地壳形成的关键因素。
随着近期星际小行星穿越太阳系，有人甚至提出，它们将生命带到了宇宙各处。
无论我们如何来到这里，在晴朗的夜晚仰望天空，看到繁星及其勾勒出的结构，再低头感受脚下的矿物颗粒、岩石和大陆地壳，都会令人心生敬畏——这一切确实都由一种宏大的节律联系在一起。
