图1.新论说模型图显示了一个正在发展的全球裂缝网络（后期阶段）。黑色/阴影为断裂，而颜色显示则代表应力（粉红色表示拉伸应力、蓝色表示压缩应力）。

一直以来，地球科学学者在“板块构造理论”这个有大约50年历史的认知基础上，了解地球表面和内部固体部分的活动，例如爪哇的火山活动和日本的地震等。板块理论提出，地球的外壳（又称“岩石圈”）被分为多个彼此相互运动板块，而大部分的地壳运动，都是在板块之间的边缘地带发生。然而，对于板块构造的成因，科学界仍然未有肯定的说法。

香港大学地球科学系副教授及地球与行星科学与空间研究实验室的Alexander Webb博士，最近与国际研究伙伴就板块运动起源及成因提出新答案，研究结果刚于在权威学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）中发表，由Webb博士担任论文的通讯作者。

Webb博士及其团队提出，地球板块的形成是因为地球早期外壳变热，引发热膨胀至产生裂缝，这些裂缝不断扩大和融合形成一个全球网络，将地球早期的外壳细分为多个板块。团队利用论文第一作者、大连理工大学唐春安教授所开发的断裂力学代码，通过一系列的数值模拟去印证及解释这个说法。每一次的模拟记录了一个经历热膨胀的地球外壳，在期间所承受的应力和形变。地球外壳一般可承受的热膨胀大约是1公里（地球半径约6371公里），而进一步的膨胀会导致裂缝产生并迅速形成全球裂缝网络（图1）。

这个新模型的原理其实非常简单 --  地球早期外壳变热、膨胀，然后破裂。表面上，这说法与一些久已被否定的观点相似，也与地球科学的基本物理原理相违背。在1960年代出现板块构造学说这革命性见解之前，科学家对地球活动以及海洋和大洲的分布有着不同的假设及解释，包括所谓的“膨胀地球论”。前沿科学家像达尔文（Charles Darwin）等认为，大地震、造山运动以及陆地的分布都是地球膨胀的结果。然而，由于地球的主要内部热源是放射性元素，随着放射性元素的持续衰变，意味着产生的热量会随时间变得愈来愈少，因此“热膨胀”的可能性应远低于其相反的“热收缩”。那么，为何Webb博士的团队会认为地球早期岩石圈是经历了热膨胀呢？

Webb博士解释说：“我们考虑了地球早期可能发生过的主要的热力流失机制，而如果早期热力流失的主要方式，是由火山平流活动，把炙热物质由地球深处送到地面，那么一切将要改写。”

Webb博士和研究伙伴William Moore博士于2013年在《自然》发表的文章提出，活跃的火山活动会对地球外壳产生意想不到的冷却效果，这是因为刚从地球深处喷出的物质，散热后在地球表面沉积冷却。地球深处的物质不断喷出然后在地表积聚，令表面的物质层层往下沈，把冷却了的物质向下推，这种积聚在地表的冷却物质被持续往下推的运动，对早期岩石圈起着冷却作用。而由于地球总体上是在冷却，其产热和相应的火山活动也随之减慢。同时，岩石圈新生物质沉积往下推的运动亦随时间减慢，所以即使地球整体是冷却了，其深处的炽热物质仍能透过热传导，令地表冷却的岩石圈逐渐变暖 — 这暖化过程，就是新模型中提出地球热膨胀的成因。新的模型显示，如果地球的固体岩石圈有足够热膨胀，它将会破裂，然后一个极快形成的裂隙网络将地球的岩石圈分割成板块。

Webb博士和研究团队将继续综合野外考察、分析和理论研究等方式，探索地球以及太阳系中其他行星和卫星的早期发展。他们进行野外勘探，足迹达至澳洲、格陵兰和南非的偏远角落。他们透过研究分析，探索了解古代岩石及其矿物成分的化学性质。他们的理论研究，模拟各种地球的动力学过程。这些努力，将有助解开地球和行星科学的其中一个最大谜团，就是地球是如何从一颗熔热球体变成今日具有板块构造的行星。

（原新闻稿已于2020年7月19日发放）