地球在太阳系的行星中是独一无二的。它有广阔的海洋和丰富的生命。但地球也是独一无二的，因为它是唯一一个有板块构造的行星，板块构造塑造了地球的地质、气候，并可能影响了生命的进化。
板块构造学描述了地球表面构造板块的运动和相互作用。这种运动是由地幔非常缓慢的蠕动运动驱动的，这种运动被称为对流，它将热量从地球内部带到地球表面。
研究人员认为，在45亿年前地球形成后不久，地幔中的对流发生在整个地幔的规模上。所以，当板块在地球表面碰撞时，一个板块会让路，沉入热地幔，最终进入地球金属核顶部的板块墓地。
然而，哥本哈根大学发表在《自然》杂志上的一项新研究表明，这种类型的板块构造可能是地球地质历史上较近的特征。
哥本哈根大学前助理教授、这项新研究的第一作者邓正斌说:“我们的新结果表明，在地球历史的大部分时间里，地幔中的对流被分为两个不同的层，即相互隔离的上地幔和下地幔区域。”
上下地幔之间的转换发生在地球表面以下约660公里处。在这个深度，某些矿物发生相变。邓和他的同事认为，这种相变可能是上地幔和下地幔区域大部分保持孤立的原因。
“我们的发现表明，在过去，俯冲板块进入地幔的再循环和混合仅限于上地幔，那里有强烈的对流。这与我们今天认为的板块构造的运作方式非常不同，即俯冲板块下沉到下地幔，”参与这项新研究的马丁·席勒副教授说。
为了得出结论，科学家们开发了一种新方法，对各种岩石中元素钛的同位素组成进行超高精度的测量。同位素是同一种元素的不同版本，它们的质量略有不同。当地壳在地球上形成时，钛的同位素组成发生了变化。
这使得钛同位素可以用来追踪地壳等地表物质在地质时期是如何在地幔中循环的。利用这项新技术，他们确定了早在38亿年前形成的地幔岩石的组成，一直到现代熔岩。
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