在地球形成於 46 億年前之後，翻滾的熾熱岩漿和沸騰的氣體覆蓋了地球。這片火海的某些區域最終冷卻到足以結殼，使地球的第一批堅硬岩石像礦渣一樣漂浮在熾熱的液體上。但它們只不過是一層薄薄的表面。堅實陸地的厚實根基形成的時間要長得多。
大陸究竟如何——以及以多快的速度——出現和增長，這是一個持續爭論的問題。科學界的傳統觀點長期以來認為，僅地球內部的運作就驅動了大陸的形成。但最近的發現已將焦點轉向一個曾經被認為是異端的觀點：大型小行星撞擊也發揮了建設性作用。
一個基本的假設是，小行星的轟擊——在地球的嬰兒期很頻繁——在大約 38 億年前幾乎已經消失殆盡。那時，地球已經冷卻到足以讓新生的海洋孕育微生物生命。此後發生的重大撞擊通常被認為是罕見的，並且具有徹底的破壞性。（想想恐龍的滅絕。）
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然而，最近，科學家們不得不努力應對一項意外發現，即在 38 億年前至 25 億年前之間發生了一系列巨大的撞擊，這段時期是地球的青年期，被稱為太古代。小行星具有摧毀地殼的聲譽，這似乎與太古代的一個標誌相矛盾：太古代是地球歷史上大陸形成最多產的時期。據估計，今天大陸地殼的 65% 是在那段時間形成的。
為了調和這個明顯的難題，地質學家們正在古代岩石記錄中搜尋線索，以瞭解這些巨大的碰撞如何塑造了地球。其中一位地質學家——堪培拉澳大利亞國立大學的教授安德魯·Y·格里克森——透過 40 年的實地考察確信，地外撞擊實際上幫助了地球第一批大陸的生長，包括那些殘餘物現在儲存在南非和西澳大利亞古代核心中的大陸。
許多科學家對格里克森的論斷投去了試探性的目光，認為關於古代地球上發生的事情的直接證據極其稀少且存在爭議。然而，對大型撞擊潛在影響的計算機模擬為他的假設提供了一些有趣的佐證。現在就徹底改革關於大陸早期演化的經典觀點可能還為時過早，但即使是懷疑論者也同意，現在是時候考慮來自太空的這些強大力量對地球造成的後果了。
陸地，前方！
在太古代小行星撞擊的潛在影響受到關注之前，科學家們花費了數十年的時間來破譯大陸的起源。這些努力一直很棘手，因為創造一塊大陸是一個非常複雜的過程；它需要建立一塊足夠厚且具有浮力的地殼板塊，使其不再沉回地球熾熱的內部。這種特性使今天的大陸與海洋下的地殼如此不同。相對較薄且密度較高的富鐵海洋地殼很容易下沉，其中大部分在其形成後的短短 2 億年內就下沉了。另一方面，大陸地殼富含花崗岩等密度較低的岩石，這些岩石使一些古代碎片漂浮至今，就像海上的冰山一樣，已經漂浮了近 40 億年。
關於地球第一塊大陸的故事，不同的教科書各有不同，但一個常見的版本是這樣的
在行星誕生後遭受猛烈的小行星轟擊的短暫喘息期間，地球自然冷卻的趨勢導致地表反覆結殼。這種地殼並非完全連續；它由幾十塊碎片組成，這些碎片在不斷翻滾的岩漿上滑行。就像熔岩燈中升起的滾燙蠟油一樣，熱地幔岩石柱上升，在穿過地表時略微冷卻，然後下沉——很容易將最初的、超高密度的地殼碎片一起拖下去。與此同時，火山噴出地球內部的氣體，形成了原始大氣層，雨水從天空中凝結，在薄薄的結殼岩漿之上形成了淺海。
故事情節繼續說道，當上升岩石柱的熱量在緻密地殼沉沒之前將其部分熔化時，大陸的胚胎就形成了——從而使熔點較低的較輕礦物質分離出來。這種新分離出的岩漿比周圍的岩石更具浮力，往往會上浮；一旦凝固，這種較輕的岩石以後就不太可能下沉。
輕岩漿的部分熔化和分離的反覆迴圈最終導致了花崗岩的產生。我們不可能知道這個過程的具體時間，但至少地球嬰兒期最初 1.6 億年的痕跡仍然存在：微小的、44 億年前的鋯石晶體從原始花崗岩中侵蝕出來，後來沉積在現在澳大利亞的年輕沉積岩地層中[參見約翰·W·瓦利的“早期地球是涼爽的？”；《大眾科學》，2005 年 10 月]。
早期花崗岩的這些痕跡可能只是最初的岩石塊體的一個次要組成部分，這些岩石塊體生長得足夠厚，可以突出於早期海洋之上。而且它們肯定與今天的大陸相去甚遠，今天的大陸覆蓋了地球表面 30% 的面積，平均厚度為 35 公里。早期原大陸可能緩慢地增長高度，就像今天的大陸一樣：它們之間的碰撞將增厚的地殼合併成更大的地塊，而熱地幔柱則引發了來自下方的新的岩漿湧動。
大多數地質學家都認為，在 30 億年前，地球擁有了第一塊真正的大陸：一塊貧瘠、火山遍佈的岩石堆，幾乎肯定比今天的澳大利亞還要小。甚至有可能，今天澳大利亞和非洲的古代核心或克拉通是最初大陸的一部分。俄亥俄州歐柏林學院的地質學家布魯斯·M·西蒙森指出，西澳大利亞的皮爾巴拉克拉通和南非風景秀麗的巴伯頓山地的卡普瓦爾克拉通“在地質上驚人地相似”，他花了幾個月的時間梳理這兩個地區乾燥、灌木叢生的山坡露頭。“我堅信巴伯頓和皮爾巴拉是同一個大陸，後來分裂成了兩塊。”
第一塊大陸位於地球的哪個位置尚不清楚，但隨著地球熾熱的內部持續翻滾，那塊陸地分裂開來，其他陸地也隨之湧現。隨後發生了一系列有據可查的大陸分裂和合並事件，最終形成了現代的格局。
知道在哪裡尋找
地殼板塊的運動清楚地解釋了大陸從幼年到成年的轉變。但在此之前發生的事情充滿了不確定性。這就是為什麼地質學家轉向南非和澳大利亞的那些古代地貌，以尋找關於大陸起源的線索。與其他現代大陸的克拉通相比，卡普瓦爾和皮爾巴拉經歷了較少的變質作用，並且仍然是太古代地殼儲存最完好的一些痕跡。在這些克拉通中，特別令人感興趣的是綠巖帶——岩石構造，它們形成於 35 億年前至 24 億年前之間，正值第一塊大陸即將形成之際。
自 20 世紀 70 年代以來，大多數地質學家都將綠巖帶解釋為古代類似於火山島鏈的構造，這些火山島鏈沿著碰撞地殼板塊的重疊邊緣出現——後來成為大陸地塊的一部分。地殼碰撞持續數百萬年，下層板塊越來越深地潛入地球熾熱的內部，形成一個被稱為俯衝帶的深海溝。當島嶼隨著下沉的板塊向海溝移動時，這些較厚的部分被推到迫近的陸地地塊的側面；它們沒有被與其母體地殼一起拉下來，而是被從頂部刮掉。內華達山脈和美國西部其他山脈就是以這種方式附著在北美西部的。
然而，格里克森指出，這種現代風格的大陸增長無法解釋在綠巖帶中看到的所有地質特徵。多年前，當他詳細研究南非和澳大利亞的綠巖帶時，他發現這些綠巖帶最古老的部分——那些在 30 億年至 35 億年之間的部分——似乎都是垂直堆積的，因為侵蝕的物質以層狀沉積在從下方向上推的穹頂狀花崗岩形成岩漿體之間。這些構造沒有表現出任何俯衝的明顯跡象：沉積物和火山物質在兩個地殼碎片碰撞時水平累積。
缺乏俯衝的證據並不令人意外。大多數研究人員都認為，板塊構造在太古代早期可能效率較低，如果它曾經存在的話。當時的地球更熱，因此驅動板塊運動的熔岩燈狀對流也不那麼劇烈。不過，格里克森表示，一定有某種快速的力量參與了太古代綠巖帶最古老部分的形成。其中各種岩石的具體年齡表明，巨大的花崗岩體是在一系列突然的、界限分明的事件中侵入的。但是，如果俯衝不是驅動力，那又是什麼呢？
這些困難促使格里克森尋找新的解釋，以說明是什麼塑造了太古代的地球。他知道，大多數地質學家都忽略了一個因素，那就是小行星和彗星碰撞的潛在影響。小行星轟擊在大約 39 億年前達到頂峰，但對月球隕石坑的研究表明，大型撞擊一直持續到大約 32 億年前。後來的轟擊是否也參與其中？找出答案的第一步是確定地球上此類撞擊的有力證據。這些證據是否已被摧毀，或者地質學家是否在沒有意識到的情況下看到了它？
固體撞擊
兩位美國地質學家在 1986 年回答了後一個問題。在他們每年一度前往巴伯頓山脈綠巖帶的考察研究中，斯坦福大學的唐納德·R·洛和路易斯安那州立大學的加里·R·拜爾利偶然發現了一層薄薄的古代海洋沉積物，其中含有數百個空心、玻璃狀的小球。經過仔細檢查，這些沙粒大小的球體看起來與所謂的撞擊球粒幾乎完全相同，撞擊球粒已成為 6500 萬年前小行星撞擊地球、結束恐龍統治的最有力證據之一。這些巴伯頓球粒的年代可追溯到 32 億年前——加上在澳大利亞皮爾巴拉克拉通發現的另一個球粒層——成為大型地外物體在太古代撞擊地球的第一個證據。
隨之而來的是更多的發現。洛和拜爾利知道，來自恐龍滅絕撞擊的球粒層在全球範圍內都有出現，因此他們很快將澳大利亞的球粒層與他們在巴伯頓發現的 35 億年前的撞擊聯絡起來。他們還在南非發現了另外兩個 32 億年前的球粒層。西蒙森也在 20 世紀 90 年代初在皮爾巴拉地區勘探鐵礦層時，偶然發現了意想不到的球粒層，將這一系列令人驚訝的小行星撞擊事件延伸到了太古代末期 25 億年前之後。
考慮到古代撞擊，檢查太古代綠巖帶為這些地質學家提供了關於小行星及其後果的更多見解。例如，從球粒中富含鎂和鐵的成分來看，洛和拜爾利推斷，這些迷途的太空岩石很可能撞擊了海洋盆地的緻密岩石——可能距離儲存球粒著陸的區域相當遠。他們說，他們在南非發現的每個球粒層都伴隨著席捲全球的海嘯跡象，這進一步證實了小行星撞擊的是海洋而不是裸露的陸地。
格里克森指出，在皮爾巴拉地區，一些撞擊發生的時間與“大量角礫岩的形成，包括直徑達 250 米的巖塊”相吻合。這種雜亂的巖塊是該地區主要地震斷層沿線地球表面隆起和塌陷的破碎結果。的確，強烈的強烈地震群將是大型小行星撞擊最直接的影響之一。
顯然，太古代早期的撞擊並非地球可以輕易承受的。洛和拜爾利根據球粒的分佈以及與其他年輕撞擊噴射物的比較，估計他們的小行星很大：直徑在 20 到 50 公里之間。（相比之下，最佳估計表明，導致恐龍滅絕的那顆迷途小行星的寬度不超過 15 公里。）小行星尺寸的這些跡象助長了格里克森的觀點，即它們可能在大陸形成中發揮了作用。他很快開始關注岩石記錄中其他突然的變化，這些變化就發生在他認為特別具有啟發意義的三次撞擊前後：洛和拜爾利發現的聚集在 32 億年前左右沉積在南非沉積物中的那些撞擊。
在最近的一篇技術論文中，格里克森觀察到，這些撞擊發生的時間與這些地區首次升出海平面的主要跡象相吻合——據推測形成了新的大陸地塊。具體而言，撞擊之前沉積的岩石記錄包括厚厚的海洋地殼層和在海底形成的沉積物型別。他解釋說，在包含小行星撞擊的時期，那些玄武岩層發生變形、隆起和侵蝕——這種劇變很容易歸因於小行星碰撞的衝擊。相比之下，在三次撞擊之後形成的所有岩石都代表了只能在陸地上形成的岩石的侵蝕殘餘物。這一變化表明，在小行星撞擊後不久，地球內部的巨大力量將地殼抬升到海面之上，花崗岩和其他大陸型岩石形成，並最終被侵蝕。
格里克森進一步認為，小行星撞擊本身就是這種劇變的根源。對於他的論點最關鍵的是，大約 32 億年前從下方侵入皮爾巴拉和卡普瓦爾地區的大量花崗岩形成岩漿。格里克森認為，小行星撞擊和這種新岩漿形成的時間相似不僅僅是巧合；它們是因果關係。他斷言，它們改變地球的力量“導致了早期新生大陸的大幅隆起和花崗岩岩漿的侵入，這兩者都證明了至少部分大陸地殼的劇烈起源。”關鍵問題是：是什麼加熱過程產生了岩漿？格里克森的回答是：32 億年前小行星撞擊的破壞性力量改變了地幔對流模式，引發了新的地幔柱上升並從下方加熱地殼。
建設性批評
格里克森的論斷是否合理，很大程度上取決於迷途小行星的大小。西蒙森認為，從地球內部運作的角度來看，一塊像導致恐龍滅絕的小行星那麼大的岩石充其量只不過是“擋風玻璃上的蟲子”。但如果太古代早期的撞擊真的有兩倍那麼大，它們可能會留下更持久的印記。普渡大學地球物理學家傑伊·梅洛什說，特別是直徑達 50 公里的大型撞擊確實可能會改變地球內部的熱流模式。根據他和他的同事為其他目的開發的假想撞擊計算機模擬，梅洛什描述了足夠大的太古代早期小行星撞擊實際上可能如何幫助大陸增厚。
在這個假設的情景中，梅洛什假設一顆 50 公里寬的小行星以大約每秒 20 公里的速度撞擊海洋盆地。這種撞擊不會挖掘出隕石坑；相反，它會產生一片巨大的熔岩海，其寬度約為 500 公里，深度也差不多。如果這樣一個由小行星引起的岩漿湖形成在地幔柱之上，其強烈的熱量會抑制上升的岩石柱，然後將其偏轉到周圍區域。偏轉到緻密海洋地殼下方的岩石柱可能會產生新的島嶼，這些島嶼可能會在很久以後找到通往俯衝帶的路徑，並從側面加厚正在增長的大陸。或者，如果偏轉的岩石柱恰好在已經包含密度較低岩石的原大陸下方上升，那麼新的熱源可能足以產生新的向上湧動的花崗岩岩漿，例如位於皮爾巴拉和卡普瓦爾綠巖帶中的那些岩漿，從而從下方加厚大陸。
但梅洛什警告說，這種情況充滿了不確定性。要證明特定的小行星偏轉了地幔柱，從而創造了在岩石記錄中發現的特定大陸胚胎，實際上是不可能的。小行星產生的隕石坑早已被俯衝或侵蝕殆盡。即使一個岩石柱確實是花崗岩產生的原因，誰又能說它在小行星撞擊之前沒有已經在原大陸下方上升呢？
最後，格里克森闡明瞭太古代早期小行星撞擊與今天大陸古代碎片中新岩漿湧入之間驚人的時間巧合——並且他將它們與宇宙撞擊實際上如何導致這種岩漿產生的可信機制聯絡起來。“這是一種非常可能的關於可能發生的事情的假設，”洛說。“但這只是一種解釋。” 然而，毫無疑問，改變地球的撞擊中斷了地球的內部動力——而且它們的破壞性可能並非完全是毀滅性的。