晋朝葛洪的《神仙传》中有这么一个故事:王远和麻姑这两个神仙相邀,一起去一个叫蔡经的朋友家做客。

到了那天,先到的王远等了好久好久,就是不见麻姑来到,就让随他而来的使者去请麻姑,一会儿,使者回来禀告:麻姑命我向你致意,她已五百年未见到先生了,她现在正在奉命巡视蓬莱仙岛,请诸位稍候片刻,随后就到。

过了一会儿,麻姑在随从的陪伴下,飘然而来,一番寒暄,宾客们纷纷入坐。筵席间,麻姑对王远说:"自我得道之后,受天命处处巡查,我亲眼见到东海三次变成了桑田,刚才途经东海,只见东海海水又退去了一半,莫非又要再一次变成桑田?……"

一个科学假说的诞生

撇开上面这个"沧海桑田"的神话故事不说,叫人奇怪的是,那1600年前的晋朝,难道我们祖先也知道地球上的海陆变迁?要知道这可是上世纪初的1915年,德国科学家魏格纳在他的《海陆的起源》一书中所提出,一个有关大陆漂移的科学假说。

1910年的一天,魏格纳面对世界地图,巴西东海岸地形那凸出的形状,和非洲西海岸凹进的几内亚湾,虽然隔着一个偌大的大西洋,彼此间海岸的轮廓竟然能够如此地高度吻合?这个问题引起了他的关注。凭借一个科学家的灵感,他进一步深入探索研究后提出了这么一个科学假说。

这个假说认为,现在地球上的美洲、非洲、亚洲、欧洲、澳洲和南极洲,在地质学上的古生代时期,原本是连在一起的一块古大陆(泛大陆),这个花岗岩质的大陆,漂浮在海洋的玄武岩基底上,由于地球自身运动的作用,泛大陆在中生代时期,逐渐分裂成几大块。最先是美洲、欧洲和非洲分离,中间形成了大西洋,接下是澳大利亚、南极洲和亚洲的离去,中间形成了印度洋。当移动着的大陆前沿,遇到玄武岩基底阻挡,便发生挤压和褶皱,隆升成山脉,那些移动时不小心脱落的大陆"碎片",便成了岛屿。整个过程是十分缓慢的,经过约2亿多年的缓慢漂移,一直到了200-300万年前的第四纪初,才形成今天地球上我们所见到的海陆分布格局。

150个常见的成语改错题(趣谈成语学科学)(1)

大陆漂移学说中古大陆逐渐分离的示意图(摄自上海自然博物馆)

这个近乎天方夜谭的科学假说有什么依据呢?魏格纳通过他的研究,发现一些地方虽各自相隔遥远,但在地质结构上却有着惊人的一致性,例如:非洲南端的南非开普敦山脉,和南美洲阿根廷的布宜诺斯艾利斯山脉相当相似,非洲高原与巴西高原的岩石同样有着惊人的一致。印度、马达加斯加和非洲,南极洲与澳大利亚地层虽各自远隔千山万水,也能找出相应的联系。用魏格纳的话来说:"就像我们把一张撕开的报纸, 按其参差不齐的断边拼接起来, 如果看到其间印刷行列的文字和图形也恰好整齐地吻合, 我们就不得不承认, 这两片报纸原本是连在一起的。"

地球上各个大洲的许多动物亲缘关系曾让人感到十分奇怪:例如一种生活在德、英二国的蜗牛,同样也分布在北美洲,这种一天爬不了多少路的迟缓傢伙是如何跨过大西洋的?还有那些生活在淡水里的肺鱼,同样生活在南美洲、非洲和澳大利亚,谁能解释它们是怎样游过咸水组成的浩瀚大海?

古植物化石同样也给出了大量的证据,古代蕨类植物:舌羊齿,同样分布在澳大利亚、印度、南美洲和非洲的晚古生代地层中,它们是如何传播开来的?如今在南极地下发现的大型煤层,有根据表明属于石炭纪时期,而南极洲当时正处于南纬25°附近,当时那里正属于热带的雨林地带。

就连鸟儿也有反常的地方,一种勇敢的鸟儿--海洋鸌,冬天它们栖身在南极洲,每到春天,凭借本能就要飞向遥远的北欧斯匹次卑尔根群岛,当它们途经非洲西南部,似乎迷路了,会停下来辨认一番,好像是在回想祖先的嘱托,然后调整飞行方向,用拐来拐去的曲折飞行路线,途经多个大陆,最终才抵达目的地。

这弯弯曲曲的奇怪迁徙路线,一直使研究它们迁徙路线的动物学家百思不得其解。直到大陆漂移概念的问世,当人们试图把各个分离的大陆板块重新拼接到一起,动物学家眼中豁然一亮,海洋鸌的曲折迁徙路线一下子就被拉直了,原来海洋鸌祖先留给后代的那条最佳迁徙路线,由于板块分裂后所导致的漂移,就这么被搞得支离破碎。使得如今的海洋鸌们脑海里原先遗留的迁徙本能,仍固执于遗传所留下的那条根深蒂固的迁徙路线。

还有更多证据,如古冰川分布、古地磁中南北磁极位置变化……等等,在这个理论中都能找到一定的关联。但是,还有好多问题仍不能得到它的合理解释,尤其最为主要的,就是那个推动古大陆破裂、漂移的力量究竟来自何处?在当年,这个假说确实难以为当时的人们得以信服。就这样,这个假说随着他为科学探险,献身于格陵兰雪原后,也一度静寂了下来。

悄悄中扩张着的海底

德国一战中战败,为了战争赔偿,妄想从海洋中取得黄金来支付,就派出调查船到各大洋去寻找黄金。结果黄金没找到,倒发现大西洋底下有一条贯穿南北的S形海岭(海中脊)。随着时间的过去,其它大洋也有了同样发现,随着对这种海中脊的形成以及深入了解,驱动了海洋地质学的长足进步。

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各大洋的海中脊分布图(摄自上海自然博物馆)

上世纪60年代,美国科学家赫斯和迪茨根据海洋地质学的这些发现,提出了一个海底扩张学说,大陆漂移假说因此得到了进一步丰富。

这个理论认为:地球最外层为固体地壳,往下是液体的地幔,中央是炎热的地核,地幔对流驱动着地壳运动。因于地幔中温度很高,压力大,如同沸腾着的钢水,不断翻滚中出现了一种对流现象,形成一股强大的动能,推动着大陆板块在地幔对流体上被动地移动着。形象地说,当岩浆向上涌,海底较薄的岩层就会隆起,当岩浆继续向上涌升,必然冲破海底,冲出的岩浆由于温度降低以及压力减少,冷凝并固结在旧洋底上面,成了新洋底。地幔中的岩浆就这样周而复始不断运动着,使得新洋壳不断生成,把老洋壳向两侧推开,导致在海底发生了一种扩张现象。

整个扩张过程中,其扩张岩体的边缘,当遇到大陆地壳,扩张会受到阻碍,于是,洋壳就向大陆地壳的下面俯冲,重新钻入到地幔里,回归并消融于地幔之中,这时,大洋洋壳边缘就出现一道很深的海沟,在强大挤压力量的作用下,海沟就向着大陆的一侧顶翘,形成了岛弧,出现了岛弧和海沟形影相随的现象,这就是海底扩张学说的基本概念。

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海底扩张学说示意图(摄自上海自然博物馆)

海底扩张学说解释了大陆漂移假说中好多不能回答的问题,取而代之就自然水到渠成。但是,人类对大自然的探索是永无止境的,由于上面这二个理论,仍然存在着许多无法解释的问题,必然出现新的挑战,没过多久的1968年,又一个新的理论开始挑战这二个理论了。

被推动着的板块

这就是板块构造学说,它是1984年由法国地质学家勒皮逊和英国剑桥大学的麦肯齐,还有美国普林斯顿大学的摩根等人提出,他们认为整个地球表面是由太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块(包括澳洲)、南极洲板块和若干小板块组成。其中的太平洋板块几乎全是海洋。

这些板块相互之间存在着三种状态:1 彼此接近的汇聚型板块边界,2 彼此远离的分离型板块边界,3 彼此交错的转换型板块边界。

由于地球表面积是有限的,地球上的表面活动就在这三种状态下集中发生了,在板块破裂的地区,形成了裂谷和海洋,如东非大裂谷和大西洋。在板块相撞挤压的地区形成了山脉,当大洋板块和大陆板块相撞,大洋板块因密度大、位置较低,便俯冲到大陆板块下面,这里往往形成海沟,成为海洋中最深的地方,大陆板块受到挤压后,会向上拱起,隆起成为岛弧和海岸山脉,太平洋西部的深海沟和岛弧链,就是太平洋板块和亚欧板块相撞的结果。

当两个大陆板块相撞,就会形成巨大的山脉,正是由于印度洋板块和亚欧板块的碰撞,产生了强大挤压力,导致海平面下的原先海底,高高地隆升,挤压出一条喜马拉雅山脉,进而最终成为了世界屋脊,今天,那些喜马拉雅山麓科学考察中,中国科学家所发现的古海洋动物的化石:如鹦鹉螺、三叶虫、海胆、喜马拉雅鱼龙等等,就是最好的证据,它们都在无声地告诉我们,以前这些地方曾经都是汪洋大海。

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板块构造学说示意图(摄自上海自然博物馆)

1984年美国航天局动用了激光技术和射天望远镜等高科技手段,第一次精确测量到现今各大陆缓慢漂移的数据,确证这些板块正以每年1-10cm的速度,仍在缓慢地漂移中。

未来的挑战

既然,目前地球上各个板块仍在漂移中,那么这个地球上未来各大洲的格局,是否有可能会变得面貌全非呢?有人曾试图推演并描绘这个未来的遥远变化:亿万年以后,澳大利亚会逐渐向北漂泊,横扫南洋群岛,最终逼近中国的南缘。由于浩瀚的太平洋逐渐萎缩,直至从地球上消失,美洲大陆也因此靠近了亚洲大陆,在两个大陆之间,拱起一座无可伦比的高山,那时的中国,将变成一个内陆国而位于世界新大陆的中央,成了名符其实的"中央之国"。

这时的非洲由于往北移动,使地中海从地球上消失,欧非二洲之间也挤出一座高山。同时,非洲大陆内部则发生惊天动地变化,现有的东非大裂谷随着时间的过去,形成一个新大洋,从而使海水灌进了乌干达、扎伊尔、赞比亚。这时,新形成的东非次大陆开始踏上自己东游路程。北美洲西部的加利福尼亚一带,由于太平洋板块巨大力量的作用下,变成了一个岛屿……

这么说,这个世界真的有一天会变成"杞人忧天"故事中,杞人脚下的那片土地了?

不必忧心忡忡,假如亿万年以后的未来,出现这种情况,那时的人类,恐怕早已移民到另外一个宜居星球,地球对那时的人类来说,只不过是怀旧中的旅游胜地罢了。

从现在的科学角度看现实世界,事情并没有到此为止,科学的严谨性,至今仍然对上面三个相互衡接中发展的理论,继续提出更多的挑战性问题,正是这些挑战,一步一步推动着地球科学的日臻完美,在往后的岁月中,逐步走向了完善的终极。

1600年前的中国古人,冥冥中留下了这么一个"沧海桑田"的神话,今天的中国,或许在不久的将来,会有人在这个领域中大展拳脚,有所突破,续写出一个更为精彩的神话来。

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