我们很容易忽略的是，我们离不开的陆地其实只占地球表面的30%，而其余部分都是被海洋覆盖的。大陆的出现是地球生命史上的一个关键时刻，它是人类和大量生物赖以生存的家园。但目前我们并不清楚的是，大陆究竟是何时首次登上了地球历史的舞台，以及究竟是什么构造过程造就了它们。近日，一项研究发表于《美国国家科学院院刊》的新研究，估计了来自印度、澳大利亚和南非的最古老的大陆碎片，也就是克拉通的岩石年龄。
团队分析了28亿年前到36亿年前火成岩和沉积岩，模拟了大陆出现的时机和机制。
这项新研究的结论是，大约30亿年前，最早的大型大陆在海平面以上出现。这一结果比先前研究的估计要早得多，将大陆出现的时间向前推了约7亿年。当大陆上升到海洋之上时，侵蚀就会开始发生。之前关于大陆出现的研究通常集中在岩石中发现的微弱痕迹上，这些痕迹记录了由于大陆出现和侵蚀而导致的全球性海洋化学的变化。但由于海洋太大了，化学反应往往可能需要数千万甚至数亿年，才能在全球尺度上发生足够的改变。
然而还有一种更巧妙的方法，也是新研究中地质学家所采用的途径。新研究聚焦在了更罕见的沉积岩上。当侵蚀发生时，风雨把岩石分解成沙粒，这些沙粒被河流输送到下游，沿着海岸线堆积形成海滩。通过搜寻岩石记录，寻找古代海滩沉积的迹象，地质学家可以研究遥远过去发生的大陆形成事件。
辛格布克拉通是构成印度次大陆东部的一块古老的大陆地壳，它包含了几个古老的砂岩组，也就是在岩石中出现的一些明显的分层。
这些地层最初由海滩、河口和河流中沉积的沙子形成，随后被掩埋并压缩成岩石。通过研究保存在这些砂岩中的一种叫作锆石的矿物的微观颗粒，地质学家可以确定这些沉积物的年龄。这种矿物含有微量的铀，铀会通过放射性衰变缓慢地变成铅。这使我们能够使用铀-铅定年的技术来估计这些锆石颗粒的年龄，这种技术非常适合用于测定非常古老的岩石的年龄。
锆石颗粒表明，辛格布砂岩是在约30亿年前沉积的，这也是世界上最古老的海滩沉积。这也表明，至少在30亿年前，一块大陆已经在如今的印度出现了。有趣的是，在澳大利亚和南非最古老的克拉通中，同样存在着大约这个年龄的沉积岩，这表明此时全球可能出现了多个大陆。
然而岩石大陆是如何升到海面之上的？大陆的一种独一无二的特征是它们有浮力的厚地壳，这让它们可以像软木塞一样漂浮在地幔的顶部。和冰山差不多，地壳较厚的大陆顶端会浮出水面，而地壳厚度小于40千米的大陆块仍没在水面之下。因此，如果大陆上升的秘密是由于它们的厚度，那么我们首先要了解的是，它们如何以及为什么开始变厚。
大多数古老的大陆，包括辛格布克拉通，都是由花岗岩构成的，这些花岗岩通过地壳底部先前存在的岩石熔融而成。在新研究中，团队发现辛格布克拉通中的花岗岩在大约35亿到30亿年前形成的深度越来越大，这意味着，地壳在这个时间窗口里正变得越来越厚。由于花岗岩是密度最低的岩石类型之一，随着厚度的增加，辛格布克拉通的古地壳会变得越来越有浮力。
根据新研究的计算，大约在30亿年前，辛格布克拉通的大陆地壳已经增长到大约50千米厚，在32到33亿年前的时候，稳定的大陆陆块已经有足够的浮力，开始上升到海平面以上。这比之前大多数模型所预测的大陆出现时间要早约7亿年。大陆的出现对早期地球的气候、大气和海洋都产生了深远的影响。而这些大陆的侵蚀将为早期光合生命繁盛的沿海环境提供化学营养，导致氧气水平激增，并最终帮助创造我们今天赖以生存的富氧大气。
早期大陆的侵蚀同样有助于从大气中吸收二氧化碳，让早期地球的全球逐渐冷却。事实上，最早的冰川沉积物也恰好出现在约30亿年前的地质记录中，也就是第一批大陆从海洋中出现后不久。地球的历史自此迎来了新的篇章。