海底地质学家 -海底地质学家有哪些

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全球海底地貌图(Heezen and Tharp,1977)

这是一张非常非常经典的图片——全球海底地貌图,如今广泛出现在地质学、自然地理学、海洋学等专业的基础教科书中。

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这张全球海底地貌图于1977年完整发表,在当时震惊世界,轰动一时。这张图片让人们从无尽的迷茫与猜想中,彻彻底底的了解了离我们很遥远的那团神秘。

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是的,它藏在深邃的海底。

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全球海底地貌图的作者是Bruce Heezen(希森)和 Maire Tharp(萨普)。第二作者萨普,是一位女性。她是海底存在山脊和裂谷的发现者。

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正是她的发现,改写了地质学的历史。

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萨普 @OsherMaps,Twitter

画中的发现

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几个世纪以来,人们一直都认为,海底是一方遥不可及、只能依靠想象的世界。科学家们坚信,海底是平坦且毫无特色的。

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直到声呐的出现。

声呐是一种可以利用声波进行水下进行探测的电子设备。不仅可以用来测量海洋的深度,也可以用来勘测海底地形地貌。 ; V+ j( N% z) d/ A, V7 _
声呐工作原理

萨普研究生毕业后,在哥伦比亚大学从事绘图工作,属于幕后工作。她的同事,多次打前线,往返大西洋两侧,目的就是为了测量大西洋的深度。

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萨普其实也很想上前线,但在当时,女性是不允许出海的。实验室的主任认为,女性是出海的扫帚星,会给海上航行带来不好的运气。因此,萨普只能留在实验室工作,她的工作内容是仔细检查并搜集科考船发回的原始数据。

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出海船发回的数据量都非常大。萨普一边忙于解读数据,一边用钢笔、墨水和尺子将数据画在一块白色的亚麻布上。渐渐的,在这块布上,海底地貌逐渐浮现。

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正在绘图的萨普

萨普很激动,她花了几个星期的时间,勾画出大西洋自西向东6条平行的巨大剖面。她的画稿显示,在深海平原存在一系列的隆起,这些隆起在整个洋底表现为一条巨大的山脉。

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这在当时算是一个大发现了,因为这个发现打破了人们一直认为的——洋底是一片平坦宽阔之地。从那以后,洋底山脉一直是人们思考的课题。萨普绘制的海底地貌图还揭示了山脉的长度以及其他的特征。

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萨普勾画出洋底山脉@Hattie_T_Cat,Twitter

除此之外,这份海底地图还显示了一些人们未曾想到过的、更为细节东西——在凸起的海底山脊上,存在一个凹口,几乎贯穿着整个山脉。刚开始,萨普并不知道这是怎么回事,她认为一定是哪里出错了。

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接连几个星期,萨普埋头苦干,反复计算检查着这些数据。然而,她并没有发现哪里出了问题。她确信,这个看似不可能的、位于山脊顶部的凹口是确实存在的。为此,她开始寻找新的证据。

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经过一番模拟论证后,萨普认为,在这个凹口,岩浆不断溢出,形成新的洋壳,并不断推动两侧的岩石相背运动。

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岩浆从凹口溢出,推动板块向两侧运动

证据支持

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在萨普发现海底山脊以及凹口的十几年前,一位德国气象学家Alfred Wegener(魏格纳)在1912年就提出了一个非常激进的理论——地球上如今的各个大陆曾经是连在一起的,后来才逐渐分离。

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魏格纳提出的地球早期Pangea大陆

1926年,在一次美国石油地质学会的会议上,与会的科学家们拒绝了魏格纳的理论并嗤之以鼻。拒绝的原因在于,他们认为,地球上根本没有足够强大的力量来推动大陆。

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法国地质调查局主任评价魏格纳的理论——“这只是伟大诗人的梦想罢了,当我们想要拥抱它,却发现怀里只剩下一点水蒸气和烟雾而已”。后来,美国哲学协会主席评价魏格纳的理论——“彻彻底底的迂腐!”

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魏格纳(大陆漂移说的提出者)

直到20世纪50年代,魏格纳的“大陆漂移说”在科学界仍被认为是谬论,甚至有人认为那是一种邪说。而此时的萨普却低着头,目不转睛的看着画布上的海底山脊。

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当时,萨普的同事都不把这个所谓的“海底山脊”当回事,因为,如果谁当回事,就有可能会失去工作。但是,萨普坚信她所看到的。

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虽然萨普在哥伦比亚大学的工作只是搜集数据、制图绘图。但是,她也不仅仅局限于绘图,毕竟她在地质学上的功底要比其他绘图师强得多。

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搭档相遇

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萨普1920年出生于美国密歇根州的伊普西兰蒂小镇,是在有地质学熏陶的家庭环境中长大的。她的父亲在化学和土壤局工作,小时候,她就经常陪着父亲去野外采集样品。但是,她从未想过自己以后会成为一个制图师,甚至是一名科学家。

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当时社会,女性的接纳度不高,萨普在俄亥俄大学读书时,最先获得的是音乐和英语专业的学位。珍珠港事件后,很多大学都开放了自己的院系。此后,萨普又选择了地质学专业,她的导师鼓励她从事绘图。因为在当时,女性从事野外工作是不可能的,而绘图可以帮她在今后找到一份工作。

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从俄亥俄大学毕业后,萨普在密歇根大学参与了一个项目研究。在从事该项目的过程中,萨普开始地貌学非常感兴趣,经常阅读一些关于地形地貌形成演化的书籍。最终,萨普在密歇根大学获得了地质学的硕士学位。

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之后,萨普仍在不断的寻找更有挑战的事情。1948年,她加入哥伦比亚大学地质学系,成为一名助理研究人员。在这里,萨普遇到了地质学家Bruce Heezen(希森)。

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正在讨论的希森和萨普

在研究海底山脊的过程中,萨普发现,这个山脊之上的凹口非常大,而且非常连续。萨普由此认为,这应该是一个裂谷,是洋壳分开的初始之地。当萨普把海底裂谷与非洲裂谷进行对比后,更加确定了这个结论。

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萨普把这一发现激动的告诉了比她还小4岁的研究导师希森。可是,希森听后摇摇头,“这看上去太像大陆漂移了,所以这不可能。”(当时人们认为大陆漂移是一派胡言)。

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希森认为萨普对海底剖面的解释就像是女孩儿们的闲聊的话题,没有什么价值。希森让萨普重新绘制海底地图,萨普决定从头开始。

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年轻时的萨普@MJ_Mouton,Twitter

重新开始

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希森和萨普在工作中经常有意见不同的时候,有时甚至会发生激烈的争论,但他们仍然是非常好的合作伙伴。希森热衷于收集信息,萨普善于探索未知领域。他们不仅工作的时候在一起,在工作之余也经常在一起。因此,他们的关系让周围人都很困惑。但恰恰是这种关系,开拓了地质学的新方向。

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1952年年末,萨普重新绘制了海底地貌。此时的希森也加入了另一个深海项目,该项目的目标是寻找可以放置横跨大西洋电缆的安全地点。

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当希森搜集到一定数据后,也开始绘制海底地图,试图标出洋底地震震中的位置。多次计算后,希森发现一些奇怪的现象:大多数地震都发生在一条切开大西洋且几乎连续的中心线上。

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大西洋中心的“切割线”,裂谷带,洋中脊

此时的萨普也已经完成了她的第二张地图——一张显示洋底形态的三维地形图。这张图同样显示了大西洋中间的裂谷。后来,当希森和萨普将他们分别绘制的两张地图放在桌面上研究的时候,两个人都震惊了!原来,大西洋经常发生地震的连线与萨普发现的裂谷带重合了!

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他们开始分析其他大洋的数据,发现了更多的海底山脉。这些山脉似乎都是相连的,并且在山脉中央都被裂谷切割。在这些证据中,他们还发现了全球地震模式。萨普认为,这种海底山脊以及它中心的裂谷在地球表面整体上是连续的。

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正在讨论的萨普和希森@ Joe Covello,Twitter

关于这个发现,是否给魏格纳当年提出的“大陆漂移说”提供了佐证,俩人依旧争论不休。但是,无论如何,他们都做出了一个巨大的发现——在地球表面,存在一条约40000英里长的水下山脉环绕着地球。这个山脉很像棒球上的裂缝,这是我们星球特有的地质特征。

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全球“水下裂缝”——洋中脊

希森的妥协

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1957年,希森将部分发现公之于众。当他在普林斯顿向大家展示海底洋中脊时,一位地质学家说,“年轻人,你的发现动摇了地质学基础!”

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当然,这位地质学家说这句话更多意义是鼓励,大部分人并不觉得这个发现有什么。有的人觉得惊讶,有的人怀疑,也有人认为这简直就是胡说八道。

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早期希森和萨普关于海底地貌的手稿图

海洋探险家Jacques Cousteau(库斯托)就是怀疑者之一,他把萨普绘制的地图贴在他的船上,当他第一次试图拍摄大西洋洋底时,他就决定要证明萨普理论的错误性。

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但库斯托最终看到的东西让令他十分震惊。当他的船靠近大西洋洋中脊时,他发现了一个将山脊分割为两半的、非常深的凹陷之谷,这恰恰就是萨普之前指出的地方。

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1972年的库斯托,海洋探险家

库斯托和他的工作人员都非常惊讶,他们将这一切拍了下来。1959年,库斯托在国际海洋学大会上放出了这段视频,与会人员非常震惊,并要求库斯托重复播放以看个清楚、弄个明白。

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不可否认,萨普当年绘制的海底地形是正确的。 实际上,希森虽然也相信海底山脉及洋中脊的存在,但是,他对这一切用“板块运动”来解释还是持怀疑态度的。因为,他一直比较支持的是“地球膨胀论”。

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1959年,希森发表了一篇论文,试图用“地球膨胀论”来解释海底的这种裂谷。他认为,大陆是随着地球的生长而运动的(事实上这是错误的)。

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地球膨胀模型

当时,对于海底裂谷的成因,先后不断有新的假设提出。但是很快这些假设被一一证伪。后来,在萨普的影响下,希森放弃了“地球膨胀论”的想法,他也开始采用“大陆漂移”的理论来解释。

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大陆漂移模型

通力合作

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1959年,希森和萨普完成了第一张北大西洋海底地图。

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虽然在这个过程中外界的争议不断,但萨普并没有理会,她答应大家会写一篇论文来解释她所发现的一切,但前提是,在这个过程中,她不参加任何的讨论和争论。萨普不喜欢站在聚光灯下,她只是一直埋头工作。她认为,她所绘制的海底地图实际上已经可以说明一切,证据就摆在那里。

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因此,萨普回避了与其他人的争论,潜心作图,她的目的只有一个,只是想告诉人们,裂谷在哪里,是怎么将大洋地壳分离的。

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正在绘图的萨普(@ ccohanino, Twitter)

1961年,希森和萨普完成了南大西洋海底地图。 也正是在这一年,萨普的观点——大洋地壳的分离导致洋中脊裂谷的形成,最终得到了广泛的接受。国家地理学会委托萨普和希森进一步绘制海底地形图,帮助大众们更直观的理解那些促使地球表面移动的巨大板块。毕竟,这是科学家以及公众所看到的第一张囊括大半个地球的,且相对真实的图片。

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1964年,希森和萨普又完成了印度洋海底地图。

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在整个20世纪60年代,一系列的证据使得像海底扩张、板块构造等思想都获得了学术界的普遍接受,这些新的思想为地球以及地球上生命的演化带来了新的理论基础。

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希森和萨普绘制的西太平洋海底地貌图@AlyD_VT,Twitter

女性登船

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即便萨普绘制出了大西洋海底地图、发现了洋中脊中央的裂谷,但她却从未真正的踏勘见证过,只是因为,她是一名女性。

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在萨普开始从事绘制海底地图约17年后,终于有机会参与了一次出海科考。

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那时,对于出海航行而言,女性仍是不受待见的,但是希森帮她安排了一个特殊的岗位。虽然他们两个在研究中虽然还是会有争论,但是一直保持密切合作的关系。虽然他们各有各的住所,但却像一对夫妇一样,一起吃饭喝酒。

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他们的工作内容和研究发现,将两个人的关系紧紧相连。

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萨普与希森@MegRosenburg,Twitter

离世&成就

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1977年,希森去世了。他当时正在位于冰岛附近的大西洋洋中脊附近考察研究,在NR-1号潜水艇中,死于心脏病发作。

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还是1977年,萨普在希森去世的阴影下,仍保持着耐心在哥伦比亚大学继续工作。她开始集中于对全球海底的观测和绘图的工作上。同年,萨普公布了一份完整的海底地图,被称为World Ocean Floor Map(全球海底地貌图)。

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这张地图广为流传,沿用至今。

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全球海底地貌图(Heezen and Tharp,1977)

1978年,萨普被授予国家地理学会哈伯德奖章;1996年被授予女地理学家学会杰出成就奖;1998年,萨普被国会图书馆评为20世纪最伟大的四位制图家之一;同时,国会图书馆还将她的作品列入了地理和地图部门成立100周年的展览中;1999年被授予伍兹霍尔斯海洋学研究所的玛丽·西尔斯海洋学女先驱奖;2001年,萨普又被授予 Lamont-Doherty地球观测台遗产奖;如今,Lamont-Doherty设立了以她名字命名的奖学金,旨在通过这些项目来提高女性在科学领域的地位。

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81岁的萨普

2006年8月23日,萨普因病去世,享年86岁。在这个男性主导了几十年的专业领域中, 萨普无疑是一位杰出的女性科学家。

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即使男人们十几年都不让她登船,但她还是发现了地球的脊骨。

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就让我们记住这位——大西洋洋底山脊和中央裂谷的发现者,第一个在全球范围内绘制海底地形图的绘图者,现代海洋学的先驱,伟大的地质学家,伟大的女性。

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萨普 https://massivesci.com/articles/marie-tharp-bottom-ocean-maps/

注:本文部分译于:

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How One Womans Discovery Shook the Foundations of Geology,http://mentalfloss.com/article/60481/how-one-womans-discovery-shook-foundations-geology 内容有增补及修改;

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未标注来源图件均源自基维百科;

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参考文献:

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1. Marie Tharp and Mapping the Ocean Floor

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https://www.gislounge.com/marie-tharp-and-mapping-ocean-floor/

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2. Remembered: Marie Tharp, Pioneering Mapmaker of the Ocean Floor

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http://www.columbia.edu/cu/news/06/08/tharp.html

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