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A3 T' ~$ U* A5 ^ 一名潜水员在加州湾圣灵岛附近游泳，这片不断扩大的水域形成于500万至1000万年前：地质构造变化导致下加州的土地从今天的墨西哥分离开来。摄影：THOMAS P. PESCHAK, NAT GEO IMAGE COLLECTION * t i% x: x9 X
撰文：MAYA WEI-HAAS 2 A d' N; x$ B; O0 b: v
在位于纽约的美国自然历史博物馆里，有一间昏暗的房间，一堵不起眼的石墙几乎一直贴到天花板。第一眼看过去，它就像一块属于厨房中岛或台面的案板，黑色、白色和粉色的色斑混合着矿物带，在我的头顶延伸。但随着展示灯光从白变黑，这块10吨重的岩石散发出橙色和绿色的霓虹光。
4 A" [# W- L$ o" I' M “你一定会惊讶得目瞪口呆，”George Harlow说。他是博物馆新翻修的米尼奥内宝石矿物展览厅的策展人，这块岩石就放置在展厅内。
1 Q3 f1 `$ u- G$ a2 R 令人惊讶的色彩揭示了这些矿物质的独特性：它们形成于约12亿年前的海底，现在这里已经消失，当时比米粒还小的纺锤形藻类是最大的生命形式之一。在这片远古海洋中，富含金属的微粒从热液喷口涌出，一层层沉入海底，形成一种特殊的混合物，在紫外线照射下会发出荧光。
7 R1 o* O6 m3 U I3 J! [+ w 这些岩石真切地提醒着我们，在几十亿年时间里，由于地球构造板块网络的不断变化，我们的海洋发生了很多改变。这些改变就像倒下的多米诺骨牌一样，在地质、大气和生物系统中引起阵阵涟漪；从矿物质的多样性，到海洋洋流和大气气流的流动路径，地球上的一切事物都受到了影响，而且也在影响今天的生命。
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这块墙壁大小的荧光石板来自新泽西州奥格登斯堡，反映的是约12亿年前海洋世界的一部分，如今这片海洋已经消失。摄影：D. FINNIN/©AMNH 5 o# d- B; S% J' n5 t& G6 ^
“作为地理变化的一部分，整个地球系统的改变有着深远的影响，”威斯康星大学麦迪逊分校的地球科学家Shanan Peters说。他专门研究生命与地球系统的共同进化。
- T. t |/ J5 v; R0 Z5 a* F 保存下来的海底石板，比如正在展出的这块，再加上大量其他地质线索，正在帮助科学家重建错综复杂的海洋历史，这段历史已经消失在了时间长河中：巨神海、瑞亚克洋、特提斯海、盘古大洋、乌拉尔洋等等。就像这些古代水体一样，现代海洋最终也会闭合，由新的海洋取而代之。 1 K& q$ V. l! J1 E
正如Harlow所说的：“事情还没结束。” ( W+ u( h) N |
海底线索
- l) L) b+ f! Y 地球的构造板块不断变化，不仅创造了高山和峡谷，还会让海洋周期性开放和闭合——“就像手风琴一样”，利兹大学的地质构造建模师Andrew Merdith说。 & n) a5 [, O: h* [$ E% f" k. ?
这种运动部分源于俯冲带，即一个板块俯冲到另一个板块下方，海底进入地球深处，拖拽后方的陆地，缩短大陆之间的距离。这一过程不断循环。
! u& U2 P+ P( [/ u- _0 U 例如，美国自然历史博物馆的这块石板来自新泽西州奥格登斯堡，在北美洲的前身与另一个古大陆的碰撞中被保存了下来。这次碰撞抹去了陆地之间的海洋，把多层海底沉积物置于高温高压的环境中炙烤，形成了我们今天所见到的岩石。
5 a% V/ \- @" N" A 然而，保存在干燥陆地上的少量古代海底遗迹，比如新泽西州的岩石和马里兰州的一大块地幔，只能提供海洋随时间变化的一些小线索。为了更好地了解这些运动，一些科学家把目光投向了蚀刻在海底的线索：磁性矿物。 2 w3 Z& a A1 d6 ~9 \3 w
海洋板块的诞生地位于世界上最长的山脉：被称为“大洋中脊”的水下山链。大洋中脊环绕地球约6.5万公里，标志着构造板块撕裂的地方，地幔灼热的岩石向上涌出，填补了裂隙。随着熔化的岩石冷却，一些矿物质沿着地球磁场排列，在海底形成地质条形码，每当磁场翻转，就会增加新的线条。科学家利用这些条形码，追踪海洋的形状随时间的变化。
% ~& c: m: w+ M/ W0 b( s) W 过去的海洋幽灵
& t! W5 f( V6 E, S- a) H6 o 然而，磁记录并不完美，“回溯的时间越久远，我们能处理的海洋岩石就越少，”奥斯陆大学的地球物理学家、板块构造重建专家Grace Shephard说。除了地中海下面的一小块岩石（可以追溯至3.4亿年前），大部分海底只有1亿年的历史，大多数不到2亿年。
) S( N) }/ `: k; |' F* v; _$ u 不过，科学家已经找到办法，分辨消失的海洋底部，它们沉入地球地幔，现在藏在海洋墓地里。 3 C N9 s6 f" K5 U3 g5 r
方法包括观察地震产生的地震波在地球上传送的速度。在约2.5亿年时间里，消失的部分海底温度相对较低，在穿过寒冷的石板与地球炙热的内部时，地震信号有所不同。 ( b! b7 [* Z; d' G* J% X/ H4 c
“它是我们脚下的黑盒子，”荷兰乌得勒支大学的板块构造专家Douwe van Hinsbergen解释说。但现在，科学家可以借助地震分析研究这些古老的石板，回溯地质状况，破解驱动世界的地下力量。这些海底遗迹宛若幽灵，潜藏在几乎每一个大陆之下，van Hinsbergen和同事在《地下世界地图集》中收录了近100个。 , S- n! {+ e8 _% w
在最古老的遗迹中，有约2.5亿年前的海洋板块残余，它们现在位于地幔与地核的交界处，包括冲刷着冈瓦那大陆海岸的古特提斯洋。冈瓦那大陆是一片超级大陆，主要由今天的南美洲、非洲、印度、阿拉伯、澳大利亚和南极洲组成。
1 S R' C) k. T4 U0 _9 H 把这些消逝的海底遗迹碎片、磁性条形码和其他大量地质线索拼凑在一起，科学家团队重建了10亿年前的地球，令人叹为观止。 , h4 ^) G0 F5 F; q1 M( p
模型架构师之一Merdith指出，这不是关于地球早期形态的定论，随着更多数据的出现，分析结果也会不断改变。但大陆与海洋的此起彼伏，则突显了地球表面形状变化的迷人之处。
' ?9 o3 |7 z. R8 m) o* p8 C “这是全球难题的一部分，”Shephard说。
: D! b) ?9 Q0 ]9 H 穿过地球栖息地的涟漪
1 w# s7 a3 b# H$ c+ M3 F4 R( C6 Z* _ 海洋开放又闭合，大陆在地球上漂移，生命在不断变化的环境中转换。例如，根据Peters和同事的研究，一个新海洋的形成将有利于生物多样性，盘古大陆分裂时就出现了这种情况。 + }, w% E; D0 n+ Q/ P& Q
盘古大陆上生活着今天所有主要陆地生物的祖先，Peters解释说。这个超级大陆分裂后，陆地动物在孤立的陆块上进化出了各种颜色、体型和生活方式。新的海洋环流路径把水分送入大陆内部，湿润了以前的干旱地带。与此同时，阳光照射在新大陆架的浅水水域，海洋生物在这里繁衍生息。
3 m: q5 X# U& ?! D- b P “对于蛤蜊、鱼类等动物而言，这些大陆架边缘是最适宜的住所，”Peters说。盘古大陆分裂后，地球上的生命迎来了繁荣。 $ Z3 @" `$ Y$ M& [/ F
即使是很小的板块构造变化也会对地球表面造成巨大影响，巴拿马地峡的形成就是一个惊人的例子，这是连接南北美洲的狭长地带，Peters解释说。大约2000万年前，海水通过这条海洋动脉从大西洋流入太平洋。但随着太平洋板块俯冲到加勒比板块之下，海底上升，海底火山透出水面。 # e- N; ~ Q% T
海洋之间的水路开始变窄，最终被完全切断，使得温暖的海水向北流去，形成了今天的墨西哥湾暖流；这股洋流提高了欧洲西北部的气温，当地也因此相对气候温和，虽然它与加拿大寒冷地区的纬度相似。 # d5 O# A4 Z+ J! w* U1 U3 v- w/ C
这一变化也为现代洋流传送带的形成做好了准备，风暴模式、带来养分的洋流都受到传送带控制。“巴拿马地峡的闭合产生了巨大影响，”Peters说。
) |! ?. R0 Q/ `. J" M 未来的海洋
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! T& @) Y% n/ S f* a6 L 未来，地球将会迎来更多改变世界的板块构造变化。约2.5亿年后，地球上的陆地地块可能会再次汇聚成一个超级大陆：终极盘古大陆。在古地图项目（PALEOMAP Project）负责人Christopher Scotese绘制的这幅未来场景中，大西洋几乎闭合，并缩成了不起眼的内海。 " y' Z6 s; d2 r- d
但地质上的未来仍无法确定。也许情况恰恰相反：太平洋闭合，在地球的另一端形成名为“新盘古大陆”（Novopangea）的超级大陆。还有一些模型显示，多种变化结合在一起，会导致大西洋和太平洋闭合，新的海洋诞生于亚洲。
2 R7 \- U# s2 c 无论遥远的未来将发生什么，构造变化已经发生了。科学家认为，地球上的下一个海洋将形成于东非大裂谷；在这里，灼热的岩石升起烟羽，正缓慢地迫使非洲大陆东部海岸的狭长地带分裂开来，杜兰大学的地球物理学家Cynthia Ebinger解释说。她对这片区域进行了广泛研究。
( \. C. V5 m, P- N. H2 R: x1 M% r2 s 今天，这种分裂在带来了非常现实的后果，这是地球上火山活动最丰富的区域：最近，刚果民主共和国的尼拉贡戈火山剧烈喷发，导致40万人流离失所，至少32人死亡。位于厄立特里亚海岸的另一座火山则带来了截然不同的影响：它牵制了红海，保护埃塞俄比亚东北部位于海平面以下的土地不被洪水淹没，Ebinger说。这里曾有过一个小小的海洋，虽然海水早已干涸，但地球构造板块的移动可能再次引发洪水。
! R# Y" S# n# L4 t7 T( J. ?) a! b 地质构造学是地球地质历史与未来的重要驱动力，今天，还有一种强大的力量也参与了地球的进程：人类。人类以前所未有的速度，向天空中排放温室气体，改变了海洋和大气循环，造成致命后果。人类还通过进口和旅行，混合了不同的生态系统，这是从未有过的。 0 _. Y# f2 O2 q3 z" t
“地球上从来没有发生过这种情况，从来没有，”Peters说。
/ P4 r5 i5 J( N- U2 u: z 从地质时间角度来看，人类的时代只不过是一瞬，但我们的行为却会给全世界留下难以磨灭的痕迹，尤其是生物圈的混合，Peters说。 * ?3 `% \- a4 S0 X8 M9 g
“它的影响会存在于未来的每个生物中，就像盘古大陆的影响存在于今天地球的每个生物中一样。”
* e* b2 d! K/ f （译者：Sky4） ) ?% O* z4 X- w& }2 l4 _ a
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