地球的岩石圈是由七個大的構造板塊和一些較小的板塊組成的。這種板塊構造理論出現已有約50年歷史，但人們從未真正了解這個系統是如何發展的，以及地球的外殼是如何分裂成獨立板塊並開始移動的。
現在，香港大學地球與行星科學部及空間研究實驗室的科學家有了一個可能的解釋。
早期的地球是一個熔化的球體，在年輕混亂的太陽系中與其他天體頻繁撞擊而保持熱度，然後它開始冷卻。這個星球的外部先冷卻，在熔融的地幔上形成了堅實的表面。科學界對此有一些共識，表明地殼最初是一塊整體，地幔至少比今天的地幔熱幾百度。
在對地球板塊的這種認識中，一個關鍵問題是：是什麼原因導致地殼外部破裂成板塊？
發表在《自然通訊》雜誌上，題為《將地球的外殼打造成全球板塊網絡》的論文中，香港大學地球與行星科學部及空間研究實驗室的亞歷山大·韋伯博士，第一作者、大連理工大學的唐春安（Chunan Tang）教授利用數學模擬的方法試圖解決這個問題。
研究團隊提出，地球的外殼在凝固後再次加熱，導致其膨脹和斷裂。該團隊採用的每一種模擬都追蹤了熱膨脹的外殼在不同情況下會發生的應力和變形。
地球的半徑約為6371公里，之前的研究表明，在斷裂之前，地球外殼可以承受約1公里的膨脹。一旦膨脹超過1公里，就會開始斷裂，導致地球出現現在的板塊系統。
從某種程度上來說，板塊構造理論統一了我們對板塊的認識。但在此之前，人們採用了各種假說來解釋地球的活動以及大陸和海洋的分布。例如，查爾斯·達爾文把地震、山脈的生長、陸地的分布等歸功於地球的擴張。在達爾文的時代，這似乎很有道理。
但到了我們這個時代，我們已經知道地球核心的放射性元素衰變提供了熱量 。隨著時間的推移，由於這種衰變，存在的元素越來越少。也就是說，隨著時間的推移，這個過程提供的熱量越來越少。那麼什麼更有可能造成板塊形成？是熱膨脹還是收縮？研究團隊將目光放在熱膨脹上。原因和火山有關。
韋伯博士說：「答案在於考慮地球早期時期可能發生的主要熱損失機制。如果火山流將熱物質從深處帶到地表是早期熱損失的主要模式，那就改變了一切。」
韋伯博士及其同事的早期研究表明，足夠的火山活動可以在地球外殼上產生冷卻效應，就像散熱器吹走蒸汽一樣。當熔融的岩石通過火山作用來到地表時，它最終會冷卻並再次下沈。當它下沈時，會使地球早期的岩石圈冷卻。由於地球的總體軌跡是冷卻的，放射性衰變和火山作用產生的熱量都會減少 。那時，冰冷岩石圈的下沈速度也會減緩。
然後發生了別的事情：由於岩石圈是冰冷的，而且更堅實， 它從下面的地核中捕獲了對流的熱量。熱量會使岩石圈開始再次膨脹，裂縫就會發生。
研究人員在論文的結論中寫道：「我們的球殼模型顯示了構造板塊系統如何從淺層過程中演化出來。板塊構造的發生需要徑向膨脹足夠大，以誘發水平應力，從而在太古宙的某個時期克服岩石圈的強度。」
該研究破解了地球和行星科學的最大遺留謎團之一：地球如何以及為什麼從一個熔球變成我們的板塊構造行星？
