万物简史:为万物写史,为宇宙立传-第26部分

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　　有意思的是，石油公司的地质工作者多年来已经知道，要想找到石油，你不得不考虑的正是板块构造所必然包含的这种表面移动。但是，石油地质工作者不写学术论文。他们只找石油。
　　地球理论还有一个谁也没有解决过的，或接近于解决过的问题。那就是，这么多沉积物都上哪里去了？地球上的江河每年要把大量被侵蚀的材料——比如，5　亿吨钙——带进大海。要是你把这一过程的年数乘以沉积速度，你就会得出一个惊人的数字：海底应该有一层大约20公里厚的沉积物——或者换一种说法，海底现在应该远远高出海面。科学家们以最简单的办法来对付这个不可思议的问题——不予理会。但是，终于到了一个时刻，不理会已经不行了。
　　第二次世界大战期间，普林斯顿大学的矿物学家哈里·赫斯负责指挥一条攻击运输舰“约翰逊角”号。舰上配有一台高级的新型测深器，名叫回声测深仪，以便在海滩登陆过程中操作更加方便。但是，赫斯意识到，这台仪器也可以用于科学目的，因此即使到了远海，即使在战斗最激烈的时候，也从不关掉。他的发现完全出人意料。如果海底像大家认为的那样很古老，那么就该有一层厚厚的沉积物，就像河底或湖底的淤泥那样。但是，赫斯的测量结果表明，海底只有一层又黏糊又平滑的古代泥沙。那里到处都是悬崖、沟壑和裂缝，还有星罗棋布的海底火山，即平顶海山。他称其为盖约特，以纪念早年普林斯顿大学的地质学家阿诺德·盖约特。这一切都是个谜，但赫斯的任务是打仗，他便把这些想法搁置脑后了。
　　战争结束以后，赫斯回到普林斯顿，主要从事教学工作，但海底之谜仍在他的脑海里占有一席之地。与此同时，在整个20世纪50年代，海洋学家对海底的考察日渐深入。在此过程中，他们发现了一件更加出人意料的事：地球上最雄伟、最大的山脉是在——主要部分是在——水下。它沿着世界的海床不断延伸，犹如网球上的花纹。要是从冰岛开始向南进发，你顺着这山脉可以抵达大西洋的中心，然后绕过非洲底部，越过印度洋和南太平洋，进入澳大利亚下方的太平洋；接着，它从斜里穿越太平洋，仿佛要去加利福尼亚半岛，实际上突然隆起，成为美国本土到阿拉斯加的西海岸。偶尔，它的山峰戳出水面，形成海岛或群岛——比如，大西洋上的亚速尔群岛和加那利群岛、太平洋上的夏威夷群岛，但大部分淹没在几公里深的海水下面，无人知晓，无人想到。如果把所有的支脉加在一起，该山脉总长达75000　公里。
　　在一段时间里，人们对这些知之甚少。19世纪铺设海底电缆的人已经发现，大西洋中部有山脉妨碍电缆的走向，但山脉的连贯性质和整体范围完全出乎人们意料。而且，它的形状很不规则，难以解释。在大西洋中部那座山冈的中段，下面有个峡谷——一条裂缝——宽达20公里，全长19000　公里。这似乎表明，地球在沿着裂缝裂成两半，就像果仁爆裂出壳那样。这种看法荒诞不经而又扰乱人心，但那种迹象是不可否认的。
　　接着，1960年，岩心样品显示，大西洋中部海底的山脊还相当年轻，但由此向东或由此向西，却变得越来越古老。经过考虑，哈里·赫斯觉得那种情况只有一种意思：新的海底地壳正在中央裂缝的两侧形成，然后被后面随即产生的更新的地壳向外推开。大西洋洋底实际上是两条大的传送带，一条把地壳传向北美洲，一条把地壳传向欧洲。这个过程后来被称之为海底扩展。
　　地壳抵达与大陆交界处的终点以后，又突然折回地球内部，这个过程称之为潜没。该学说解释了那么多沉积物的去向。原来，它源源不断地回到了地球的肚子里。该学说还说明了那里的海底都比较年轻的原因。人们发现，那里的海底年龄都不超过1。75亿年。这是个谜，因为大陆上的岩石年龄往往有几十亿年。现在，赫斯终于明白了，海底岩石的存在时间，只是它来到海边所花的时间。这是一种美好的理论，解释了不少事情。赫斯在一篇重要的论文里阐述了他的观点。但是，这些观点几乎没有引起广泛的重视。有时候，世界对好的见解确实缺乏思想准备。
　　与此同时，有两位独立开展工作的研究人员，正利用几十年前已经发现的一个有意思的地球史实，获得一些惊人的结果。1906年，法国物理学家贝尔纳·布吕纳发现，这颗行星的磁场不时自行逆转，逆转的情况永久记录在某些正在形成的岩石里。具体来说，岩石里的铁矿石小粒子指向磁极，无论在它们形成之时磁极恰好在哪里，然后在岩石冷却和凝固的过程中永远指着那个方向。实际上，岩石“记住”了自己形成之时磁极的方向。多年来，人们只是觉得这很有意思。但是，在20世纪50年代，伦敦大学的帕特里克·布莱克特和纽卡斯尔大学的S。K。朗科恩研究了凝固在英国岩石里的古代磁场模式，说轻一点也是感到非常吃惊地发现，那些岩石表明，在遥远过去的某个时候，英国曾发生自转，向北移动了一段距离，仿佛是不知怎的脱了缆绳。而且，他们还发现，要是你把一幅欧洲的磁场模式图放在同一时期的美国磁场模式图旁边，二者完全合拍，就像是一封被撕成两半的信。这有点儿怪。他们的发现也没有引起注意。
　　最后，是剑桥大学的两个人把这些线头拢到一起。一位是地质学家德拉蒙德·马修斯，另一位是他的一名研究生，名叫弗雷德·瓦因。他们利用对大西洋海床的磁场的研究成果，很有说服力地表明，海床正以赫斯所推测的方式不断扩展，而且大陆也在移动。加拿大地质学家劳伦斯·莫雷很倒霉，他在同一时间得出了同一结论，但找不到人发表他的论文。《地球物理研究杂志》的编辑对他说：“这些推测拿到鸡尾酒会上去当做聊天资料倒还挺有意思，但不该拿到一份严肃的科学杂志来发表。”这件事成了一个冷落他人的著名例子。有一位地质学家后来把它描述成“很可能是有史以来被拒绝发表的最有意义的地球科学论文”。
　　无论如何，提出地壳移动的观点的时刻终于来到了。1964年，该领域许多最重要的人物出席了由英国皇家学会在伦敦主办的研讨会。突然之间，好像人人都改变了观点。会议一致认为，地球是一幅由互相连接的断片组成的镶嵌画。它们挤挤搡搡的样子说明了地球表面的许多现象。
　　过不多久，“大陆漂移”的名字便被弃之不用，因为人们意识到，在移动的不光是大陆，而是整个地壳。但是，过了一段时间才为那些断片确定了名字。起先，人们称其为“地壳积木”，有时候还称其为“铺路石”。直到1968年末，三名美国地震学家在《地球物理研究杂志》发表了一篇论文，那些断片才从此有了现在的名字：板块。同一篇文章称这种新断片为“板块构造”。
　　旧的思想很难咽气，不是人人都马上接受那种激动人心的新理论。直到20世纪70年代，一本深受欢迎而又影响很大的、由德高望重的哈罗德·杰弗里斯撰写的地质学教材，还像1924年初版时那样，坚持认为板块构造学说在物理上不能成立。它同样不承认对流理论和海床扩展理论。在1980年出版的《海洋与山脉》一书中，约翰·麦克菲指出，即使到了那个时候，每8　名美国地质学家中仍有1　名不相信板块构造学说。
　　今天，我们知道，地球表面是由8…12个大的板块（取决于你怎么界定大小）组成的；它们都在以不同的速度朝不同的方向移动。有的板块很大，不大活跃；有的很小，但能量很大。它们与所在陆块只有一种附带关系。比如，北美板块比跟它有关的大陆要大得多。它大致沿着该大陆的西海岸伸展（由于板块边界上的磕磕碰碰，因此那个地区经常发生地震），但与东海岸完全没有关系，而是越过大西洋的一半路程，抵达大西洋中部的山脊。冰岛从中间一分为二，在板块上一半属于美洲，一半属于欧洲。与此同时，新西兰是巨大的印度洋板块的组成部分，虽然这个国家远离印度洋。大多数板块都是这种情况。
　　人们发现，现代陆块和古代陆块之间的关系，比想像的要复杂得多。哈萨克斯坦原来一度与挪威和新英格兰相连。斯塔腾岛的一角，仅仅是一角，属于欧洲。部分纽芬兰也是。在马萨诸塞州的海滩拾起一块石头，你会发现它最近的亲属如今在非洲。苏格兰高地以及斯堪的纳维亚半岛的很多地区，有相当部分属于美洲。据认为，南极洲的沙克尔顿山脉的有些地区可能一度属于美国东部的阿巴拉契亚山脉。总之，岩石是会来来往往的。
　　由于连续不断的动荡，这些板块不会合成一个静止的板块。如果大体上按照目前的情况发展下去，大西洋最终会比太平洋大得多。加利福尼亚州的很大一部分将漂离大陆，成为太平洋里的马达加斯加岛。非洲将朝北向欧洲推进，把地中海挤出局去，在巴黎和加尔各答之间隆起一座雄伟的喜马拉雅山脉。奥地利将与北面的海岛连成一片，隔着一条狭长的地峡与亚洲相望。这些都是未来的结果，不是未来的事情。事情现在已在发生。我们在这里坐着的时候，大陆正在漂动，就像池塘里的一片叶子那样。多亏有了全球定位系统，我们可以看到欧洲和北美洲正以指甲生长的速度——大约以人的一生两米的速度——渐渐远离。要是你愿意久等的话，你可以从洛杉矶一直乘到旧金山。只是因为人的寿命太短，我们才无法享受这种变化。要是你看一眼地球仪，你看到的其实只是一张快照，记录着大陆在地球史的千分之一时间里的状态。
　　在岩质行星中，只有地球才有板块。为什么是这样，这多少是个谜。这不仅是个大小或密度的问题——在这些方面，金星几乎是地球的孪生兄弟，但它没有板块活动。据认为——真的仅仅是认为——板块是地球机体的重要组成部分。正如物理学家兼作家詹姆斯·特雷菲尔所说：“如果说构造板块的移动对地球的生命发展没有影响，这是难以想像的。”他认为，构造地质学引发的挑战——比如气候变化——对知识进步是个重要的促进。还有人认为，大陆漂移至少是地球上某些绝种现象的原因。2002年11月，剑桥大学的托尼·迪克森在《科学》杂志上写了一篇报道，强烈认为岩石史和生命史也许有联系。迪克森确认，在过去的50亿年里，世界海洋的化学结构时常突然发生戏剧性的变化；这些变化往往与生物史上的重大事件有关联——比如，大批微生物突然出现，后来形成了英格兰南部海岸的白垩悬壁；寒武纪贝类动物在海洋生物中突然增加；等等。谁也说不清什么原因导致了海洋化学成分不时发生戏剧性的变化。但是，海脊的张开和合拢显然可能是个原因。
　　无论如何，板块构造学不仅解释了地球的表面动力学——比如，古代三趾马是怎么从法国跑到了佛罗里达，而且还解释了它的许多内部活动。地震、群岛的形成、碳循环、山脉的位置、冰期的到来、生命本身的起源——几乎没有一样不是受这种了不起的新理论的直接影响的。麦克菲指出，地质学家们觉得眼花缭乱，“整个地球突然之间都说得通了”。
　　但是，只是在某种程度上。以往年代的大陆分布并不像大多数非地球物理学界人士认为的那样已经得到很好解决。虽然教科书上好像很有把握地列出了古代的陆块，什么劳拉古陆呀，冈瓦纳大陆呀，罗迪尼亚大陆呀，泛大陆呀，但它们有时候是以不完全能成立的结论为基础的。乔治·盖洛德·辛普森在《化石与生命史》中指出，古代世界的许多种动植物出现在不该出现的地方，而却没有出现在该出现的地方。
　　冈瓦纳大陆一度是一块很大的陆块，连接澳大利亚、非洲、南极洲和南美洲。它的版图在很大程度上是根据古代一种名叫石苇的舌羊齿属植物的分布确定的。石苇在该发现的地方都有发现。然而，很久以后，世界的其他地方也发现了舌羊齿属植物，那些地方跟冈瓦纳大陆并不相连。在很大程度上，这个令人不安的矛盾过去——现在仍然——很大程度上被忽略了。同样，一种名叫水龙兽的三叠纪爬行动物从南极洲到亚洲都有发现，但据认为这两个地方在同一时间曾经属于同一大陆。
　　还有许多地面特征构造地质学无法解释。以美国科罗拉多州丹佛为例。大家知道，这个地方海拔1500米，但那个高度是近来才有的事。在恐龙漫步地球的年代，丹佛还是海底的组成部分，在几千米深的海