笔下文学

地球使命（第1页）

地球使命

在探索了与我们一起围绕太阳旋转的荒凉而坚固的球体以及巨型气态行星之后，再回头从太空来看我们的地球，地球更像是一片令人愉悦的绿洲，在旋转中看上去就像蓝绿白相间的大理石。川流不息的水从它的表面流过，太阳那仁慈的辐射温柔地照耀着它的大气，大气里富含氮和氧，它就像是一层保护和养育的毛毯，覆盖着所有的东西。这是迄今为止已知的仅有一颗支持生命的行星——太空时代对太阳系的探索给我们提供了有益的信息，提醒我们认识这一支持生命的复杂系统有多么脆弱。

从月亮上看到的地球升起。

在20世纪后半叶，当地质学家、大气科学家、海洋学家和资源专家探索自然界各种起作用的因素时，他们利用了一种不断在增加范围的新工具，从比较行星学到放射性碳同位索测年法，再到计算机模拟和卫星测绘，追溯地球的历史和预测它的近期与远期未来。这些努力结合在一起构成了一项世界范围的使命，以探索我们地球之中难以理解的秘密。

从天上亲看

自从苏联第一颗人造卫星在1957年成功上天以来，地球本身一直处于高空盘旋的各种人造卫星经常性的观测中。尽管许多是用于收集军事情报、商业目的和通信，也还有不少是用于研究地球环境和资源的。1972年发射了第一颗地球资源探测卫星，以后又发射了其他许多卫星。这些人造卫星以不同的轨道围绕地球运行，发现了地球的范艾伦辐射带、追踪海洋里的鱼群运动、揭示沙漠中失踪的古代道路和城市、显示植被的生长和污染分布。气象卫星给我们带来了准确的天气预报，再加上有关大气状态的重要信息，其中包括发现上同温层中存在的保护性臭氧层中一个正在增长的漏洞。资源图像卫星追踪全世界森林和谷物的变化，确定矿床的分布。海洋学家还运用卫星数据研究海洋的机制及其奔腾汹涌的巨流。

实事求是地说，太空时代不仅改变了人类生活的方式，而且帮助我们认清自身在宇宙中的地位。但也许我们对地球看法最为重大的改变来自20世纪中叶以来有关地壳的一系列大胆的新思想，它们得益于新工具和方法的使用。

漂移中的大陆

我们对地壳认识的革命发生于20世纪五六十年代，这时地质学家提出一种思想，认为地壳破裂成好几个大的板块，这些板块会相对发生移动。这一思想的根源可以追溯到19世纪，当时美国纽约州有一位地质学家名叫霍尔（JamesHall，1811—1898），他注意到，环绕山区而积累的沉积物厚度至少要超过大陆内部地区10倍以上。从这一观测结果引出如下思想：在地球表面的大陆地壳极为古老，最初是褶皱的槽谷，随着沉积物的日积月累，才逐渐变硬、结块。

1908年和1912年之间，德国地质学家魏格纳（AlfredLener，1880—1930）等人认识到，这些大陆经过漫长的时间，逐步分离、漂移，最终发生碰撞。碰撞挤压褶皱的槽谷，形成山峦地带。

魏格纳认为，各大陆边缘就像一张巨型拼图中的碎片相互可以匹配这一事实，强化了大陆漂移的概念。他还进一步指出，大西洋两侧——巴西和非洲——岩石形成的年龄、类型和结构相互匹配。它们还拥有相同的陆地生物化石，而这些生物不可能靠游泳远渡重洋。然而，并不是每个人都相信，特别是地球物理学家。

当代的故事就是从这里开始。英国地质学家布拉德爵士（SirEdBullard，1907—1980）利用计算机进行分析，把这两个大陆拼凑在一起，证明完全吻合。然而，另外一些大洋边缘却并不具有同样明显的证据，特别是太平洋和印度洋周围。许多地质学家认为，沿着太平洋边缘，山脉仍然在形成之中，这就解释了在这些区域，为什么火山爆发以及地震频繁发生的原因。

20世纪20年代通过回声测量法研究海床，科学家有可能以新的精确度描绘和模拟海床，从而导致在世界范围内发现了大洋中延伸四万英里的洋脊，洋脊是19世纪大西洋海底电缆铺设者第一次发现的。但是在第二次世界大战后，海底地球物理学家采用军事空基磁强计，测量海床磁强和方向的变化，这就导致美国地质学家海尔兹勒（JamesRazler，1925—）从洋脊的来回信号传递看出，洋脊两侧相互间互为镜像。

进一步研究是利用放射性同位素测年法，测量洋脊之顶的玄武岩的年龄和两侧间隙沉积物的年龄，表明洋脊顶部按地球历史看来极其年轻——大约只有100万年的年龄——离开洋脊两侧越远，地壳年龄越老，沉积层越厚。地球物理学家得出这一结论：北大西洋洋脊是新的大洋地壳生长点，两股力量在这里对流，滚烫的熔岩一接触到深海水时立即冷却。洋脊两侧的沉积层不断分离，北大西洋的分离速度大约每年0．4英寸，而在太平洋几乎达每年2英寸。

这些由热对流驱动的相当缓慢的运动来自地幔深处，引起我们所谓的大陆漂移。与跨越非洲东部的东非大裂谷相连的洋底深处也有同样的巨大裂缝，正在漂移的非洲板块和阿拉伯板块在此碰撞和相互分离，从而产生被平行地质断层环绕的“洋底”。这是一个曾经被强烈火山活动严重影响的地方，向上移动的岩块形成突出的山肩，向下沉降的区域则产生巨大的凹陷，充水后变成非洲著名的湖，如图尔卡纳湖。

哥伦比亚大学的科学家在20世纪60年代完成了洋底的详细测绘，有鉴于此，赫斯（HarryHess，1906—1969）提出一个思想，认为新海洋地壳形成于裂缝处，与此同时，旧地壳沉入洋底的深沟中（有一个这样的深沟就位于太平洋的菲律宾群岛）。赫斯理论也称为海床扩展论，通过测量海洋底部挖掘的岩石年龄已得到验证。

地质学家把赫斯海床扩展论和大陆漂移理论综合成一个单一理论，叫做综合板块构造论（构造，意味着地壳的运动）。根据板块构造论，地壳分裂成好几大块，其中有些完全沉没在水中，还有一些则是大陆地壳的一部分。地质学家通过地震数据分析发现，在地壳之下30～80英里处有一层缓慢运动的流体层，正是它的移动造成了这些运动。板块运动，有时互相撞击，引起山峦、火山和断层带的形成，地震就是沿着这条带发生的。例如，有这样一个板块，其所在的地壳大部分处于太平洋底部；另一部分属于北美大陆，地壳的西部一半则位于大西洋下。

板块构造论解释了许多地质现象，诸如山峦的存在（被板块的重叠或者相挤而抬高）、火山和地震的位置（由于板块之间的张力）以及洋底沟谷的形成（由于板块相互分离）。

尽管有些地质学家开始并不接受这一理论，但是到20世纪80年代，已有可靠证据表明，板块正以预计的模式运动。该理论在预言地球表面的许多特性方面被证明是成功的。到了20世纪80年代，利用人造卫星（如LAGEOS）和激光测量，科学家能够测量板块的缓慢运动，大约为每年一英寸。

恐龙的灭绝

自从18世纪以来，地质学家一直就地球历史和它在漫长时间的演化进行激烈争论。某些颇具名望的18世纪和19世纪的地质学家和比较动物学家，包括生物学家居维叶和邦内特，都认为地球历史上一定发生过周期性的灾变。但是，他们没有太多的证据可以支持这一观点，不久他们的观点被另一种叫做“均变论”的理论推翻，均变论后来又被渐变论取代。渐变论得到了赫顿的工作和莱伊尔与达尔文周密的理论和著作的支持。渐变论主张地球的地质过程及生命体的进化经过了漫长的时间，其间决无突然的变化或者与过去的隔绝。尽管化石和地层都不支持这一假定，但这肯定是记录中某些环节缺失的缘故。

所以，当埃尔德瑞基和古尔德（StephenJayGould，1941—2002）在1972年提出“间断均衡”（punctuatedequilibria）理论时，他们知道这必将引来一场争议。事实上，这一思想激励了这些年来对进化过程最激烈的争论。