地球生命得以繁衍生息，或許與一項獨特的自然進程密不可分——數十億年前，地球啟動了板塊構造運動，這項在其他星球尚未被觀測到的機制，不僅重塑了地表形態(tài)，更維持著碳循環(huán)的平衡，讓地球在漫長歲月中保持宜居狀態(tài)。

板塊構造被視為地球的“生命支撐系統(tǒng)”。牛津大學學者托比亞斯·邁爾將其比作太空飛船的生命維持裝置：它既像循環(huán)再生器，不斷更新地殼物質；又似恒溫調節(jié)器，通過碳酸鹽-硅酸鹽循環(huán)調控大氣二氧化碳含量。當地幔物質上涌形成新陸地，板塊碰撞引發(fā)山脈隆起時，海洋與陸地間的養(yǎng)分循環(huán)得以持續(xù)，液態(tài)水也因溫度調控得以留存。

這種循環(huán)對氣候的穩(wěn)定作用尤為關鍵。當大氣中二氧化碳與巖石反應后，板塊構造將其帶入地幔，再通過火山活動重新釋放，形成數百萬年的動態(tài)平衡。歷史上，該機制曾多次將地球從“冰室”或“溫室”極端狀態(tài)中挽救回來。科學家指出，若當前人為氣候變化引發(fā)災難，未來數百萬年間，這一自然過程仍可能成為氣候自我修復的關鍵。

然而，板塊構造是否為生命存在的必要條件？目前尚無定論。太陽系內，僅地球展現出這種地殼循環(huán)模式；系外行星中，也未發(fā)現確鑿證據。加州大學學者科爾比·奧斯特伯格認為，唯有通過觀測其他星球的類似過程，才能解答這一疑問，這也凸顯了系外行星研究的價值。

尋找具備板塊構造的系外行星，其難度不亞于搜尋外星生命。蒙特利爾大學研究者比約恩·本內克指出，地質過程的標志物往往比生命跡象更難以捕捉。過去三年，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡開始以更高精度觀測少數巖質行星，科學家由此踏入系外行星地質學這一全新領域。

首顆可能展現板塊構造特征的候選星是LHS 3844 b。這顆圍繞暗淡恒星運行的行星，質量略大于地球，公轉周期僅12小時，導致其一面永遠朝向恒星，另一面則處于永恒黑暗，晝夜溫差達770℃。盡管環(huán)境極端，但邁爾團隊通過計算機模型發(fā)現，該行星可能因溫差驅動形成“半球構造”——一側地幔物質上涌，另一側冷物質下沉，這種不對稱的地質活動或可視為板塊構造的初級形式。

火山活動的分布模式或為板塊構造提供間接證據。地球火山多位于板塊邊緣，若系外行星存在類似分布，可能暗示其內部物質運動方式與板塊構造相關。邁爾預測，LHS 3844 b的火山活動在晝夜半球將呈現顯著差異。荷蘭學者蒂姆·利希滕貝格則強調，行星大小與成分也會影響火山特征，未來需通過長期觀測驗證這些理論。

探測系外行星火山活動面臨技術挑戰(zhàn)。巖質行星體積小、亮度低，直接觀測熔巖場幾乎不可能。科學家轉而通過分析行星經過恒星時引起的亮度變化，推斷其表面活動模式。例如，LP 791-18 d可能因潮汐力引發(fā)劇烈火山活動，其大氣中若檢測到二氧化碳，或為火山存在的證據。本內克團隊正利用韋伯望遠鏡研究該行星，試圖確認其是否被火山氣體籠罩。

火山氣體的大氣特征或成關鍵線索。奧斯特伯格團隊2023年的研究表明，二氧化硫雖為火山活動標志物，但其信號易被臭氧掩蓋。不過，二氧化硫會消耗臭氧，因此臭氧濃度波動可能間接指向火山活動。火山霾的暫時性遮擋效應也可通過長期觀測推斷火山噴發(fā)頻率。

當行星缺乏大氣層時，直接探測地表成分成為可能。LHS 3844 b因溫度極高卻未熔融，其熱發(fā)光特征可揭示巖石類型。若表面呈現破碎風化層，可能意味著地質活動停滯；若光滑如新，則暗示近期火山活動。哈佛-史密松天體物理中心的塞巴斯蒂安·齊巴正分析韋伯望遠鏡數據，試圖通過巖石類型推斷其地質歷史。

德國馬普天文研究所的勞拉·克雷德伯格將無大氣行星視為研究機遇。她指出，巖石記錄著星球的演化史：玄武巖形成于地表熔巖冷卻，橄欖巖構成地幔主體，而花崗巖則源于板塊構造中的巖石再生。通過解析無大氣行星的巖石類型，科學家或能首次窺見系外行星的地表結構與地質活動。