3 z% h& |1 M% C! W+ ?7 V
- K5 [9 x! [/ F1 L* N3 K
7 O, D, b9 p: F3 M; R 1 I q8 G7 x7 A7 h! r& ` D2 y1 f
人类对地球、宇宙永远充满幻想。如果地球是一个不断膨胀的球体,会发生什么?地表撕裂、山崩海啸、风起云涌……
4 j; V# [- h* f 慢着,这可不是骤息万变的灾难大片,也不是无厘头的玩笑。曾经就流传着这样一个学术假说,认为如今的地球形貌是由地球膨胀造成的。
4 m" D8 C% z1 K* R 地球像吹气气球一样膨胀起来,情况也许不至于太糟糕。只不过体积增大可能导致区域海拔上升,热胀冷缩的原理下可能激发火山爆发……
4 T! O6 i* _: k9 Q$ i7 v4 `; x 有科学家表示地球膨胀还会造成地球万有引力减小。换言之,地球上包括人在内的所有物体都随着地球膨胀而变“轻”(质量不变,重力减小)。 6 s' d+ V7 t0 y4 [2 s9 ] e8 A- i
4 M4 _. X) {- g4 S/ H" z: B $ s% T/ a; K, I0 j5 R1 ?" [7 W
c" c5 L0 B) X3 B* p$ ? 假如经过长久的膨胀,大陆极有可能被拆分成几块,而间隙会被海水填充形成海洋。如此形成的格局画面有点熟悉。要是再加上一些外力,不就是造成大陆漂移了吗?这样一来,地球膨胀似乎还能和大陆漂移学说扯上关联。其实在地质科学的发展进程中,这两个学说确实曾有一段联系紧密的渊源。 , z& k9 x4 c6 q W9 F6 w, r
照现在看来,大陆漂移学说已经被广泛认可。而地球膨胀说却被遗留在了历史长河里,鲜有人知晓。
' Y& Y1 w) ]! k: z 其实早在19世纪,地球膨胀说就已经有了萌芽的势头。这一假说的支持者来头还不小,其中就有生物界的标杆达尔文、物理学家特斯拉等著名科学家。 7 \2 k' P7 {2 A. q$ J
1834年,达尔文远航到达南美洲,发现一处巨大区域的海拔在不断上升。怪诞的情形随即引发了这群博物学家深刻的思考。他的导师解释说这是地壳的作用导致的。 : V6 m0 ^9 u. x. D6 M$ R
而未知的空间与充沛的想象力反而打开了达尔文的脑洞。他设想海拔上升也许是因为地球的体积正在增加。
9 _* L) [5 k* v' C/ M8 |7 i 7 }7 s: K+ S/ T
这个想法在他脑子里根植,一年来不断延伸扩展。他跋山涉水观察地球万物,对于地质有了自己独特的见解。一年间,地球体积会改变的假设不断被他强化和补充。如果这个假说成立,那么地球当下的地形地貌也都有迹可循。 ; a# F3 H7 a Z& Y) s
这套理论解释得了海洋,山脉又怎么说?达尔文认为,地球曲线膨胀造就了安第斯山脉的形成。
+ a0 A5 v- g/ o: I1 }. J 虽然不全面,但一些特别球地形似乎都可以用地球膨胀来解释。这更加坚定了达尔文支持地球膨胀说的信心。 ( V, ^6 I8 {' f8 x
/ R/ |% R& `. N4 N; Y 罗伯托·曼托瓦尼在达尔文的基础上又进行了理论的拓展。他认为原本的大陆是封闭的一个整体,在膨胀过程中才发生分离。海洋区域的裂缝进一步扩张,使大陆逐渐相互偏离形成当今的形态。就像穿着衣服的人快速变胖,最终把完整的衣服撑破为多块破碎的布料。他还认为频繁发生的火山活动,是由于地球热胀冷缩导致的。
8 S5 j: {4 Z+ }7 Q 1889年,曼托瓦尼正式提出了地球膨胀假说。而此时也逐渐出现了大陆漂移的雏形。直到1912年,德国地球物理学家阿尔弗雷德·魏格纳提出了大陆漂移理论。
' D$ D. n9 u9 x 魏格纳认为地球上各自分开的大陆曾经合并成一个古老的超大陆。他把这个超大陆命名为“盘古大陆”。
2 ^' B$ _" L, h+ J3 d 但是何种强大的力量才能让盘古大陆分崩离析,裂解成当今的局面?恰好当时流行的地球膨胀假说似乎很好地解答了这个疑惑。
8 u O- j4 {4 P o8 e' a J8 K. L. M0 S& d $ c4 h4 Y5 e: @; h o' }/ _# F
于是两种学说相辅相成,在成为科学共识的路上扶持前进。地球膨胀说的支持者不断增加,假说也得到了实例论证。 # b1 ?. b5 L) j& ^, p
比如大陆漂移学说遇到了一个关键的问题。科学家对地球模型进行简单的重排操作,在球体模型上滑动相互隔离的陆地板块。他们尝试将当今的陆地合并还原成设想的盘古大陆。 5 v Y: _& t X& P, c
但他们发现,盘古大陆并不能完全重新复原在当今尺寸的地球上。在陆地的边缘,大多会出现无法解释的间隙或者重叠部分。这时候地球膨胀说的支持者们纷纷跳出来帮忙。他们的观点是,如果地球缩小至现在的60%,就能无缝融合在一起。 3 l/ T& a) M' m; ~' D
为什么是60%?这个数据也不是空穴来风。20世纪30年代,德国一位地球物理学家希尔盖伯格用一个模型给出了证明。他在不同大小的木质小球上排列大陆,重新拟定了一个一个缩小至60%的“远古”地球模型。
& W# W0 q0 Z8 v! I 后来模型愈加精致,再加上计算机模拟,地球模型也就更加清晰。但这个60%的缩小版地球却饱含争议。 6 f( s& W% x; h
年轻与年迈的奥特·克里斯托夫·希尔盖伯格假如地球以如今60%的大小膨胀而来,那么地球起源以来又是怎样的变化历程?
% S& n+ {4 ~2 Y3 Z* l; ~# [% p 地球现在的平均半径是6371千米。45亿年前的前寒武纪时期,地球半径只有现值的60%,约3822.6千米。到了侏罗纪时期,地球半径膨胀至现值的80%,约5096.8千米。但显然,这些推测的数据后来都被现代测量的真实数据击溃。
+ B) C6 e) ^1 T/ n" d 这是地球膨胀说空前活跃的时期,却再也没有更多能立足的证据提出。在这个时候出现了一个相对更靠谱的学说——海底扩张说。
* |3 ~6 N# e' a) M/ o! \ 地球膨胀的证据仍不充足,但科学家却证明了海底的确在扩张。美国地质学家哈里·赫斯发现了大洋中脊*中一种地幔对流现象。 # T8 }3 c& Y6 e, @% I/ x9 d
*注:是一条大洋中延伸的海底山脉,现代地质学中认为是张裂性板块边界的一系列火山结构系统。
& U6 ?- m' E- k; k& p: ] W6 y " R& I! s0 q/ E" l! E& {
3 x8 b5 r0 P. k" n( y+ m' P- u) r4 r ; ^* U# W4 l9 c+ a
在大洋地壳中,洋中脊是运动最剧烈的部位,也是海底扩张的源头。高热流的地幔岩浆不断上涌,上升得到冷却后形成新的洋壳。新洋壳在洋中脊附近沉积,也推动着旧地壳远离洋中脊。然后,旧地壳在洋壳边缘的海沟处潜入地幔,最终消亡。以洋中脊为中心的大洋地壳因此向外扩张。 + m, ]2 E3 L' {7 g \* b3 C/ P4 p
海底扩张的设想似乎给大陆漂移又提供了新思路。大洋磁条带的存在就是其最有力的证明。 . F$ d7 b: @; J4 f' R
在地球发展进程中,地球磁场的南北极曾经多次发生转变。而地壳岩石也会随着调转而重新被磁化。所以每倒转一次,新生的洋壳都具有当时的磁条方向。于是以洋中脊为中心,两侧交替形成对称排列的磁条带。 7 Y1 Z+ p) z( P0 d6 ]
h- r ]% K$ C# y
最老的海底侏罗纪时期,根据磁带宽度计算存在年限2.2亿年,与实际十分相符洋中脊把盘古大陆分割开,间隔区域成了大洋地貌。而远离洋中脊的地壳相对稳定,所以保持了原本的陆地性质。这也形成了构造不同的大陆地壳与大洋地壳。
/ A& `5 _' R. T1 }: z7 } 这一系列的地质证据促使海底扩张说成为主流学说。 6 D- S/ a# _+ P5 q/ D& i$ O
大西洋中脊到了20世纪60年代,以海底扩张为理论依据的板块构造说强势崛起。1968年,法国的勒皮雄首次将全球地壳划分为太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极洲板块六大板块。 9 r/ s6 }4 F& [ A
板块之间的聚合、张裂与错动三种运动方式共同影响地貌形成和地质变化。而地幔对流则是板块运动的主要驱动机制。 3 p1 @6 r& J( a
于是板块运动与地球膨胀成了完全对立的两种假说。而不断涌现的证据表明,板块构造说显然上风。地球膨胀说逐渐没落,被打击成“伪科学”并埋藏在历史的运河里。解释大陆漂移现象的地质学理论,也变更为了板块构造论。 " J: o+ x7 O; v9 v
地壳板块作用力海底持续扩张,难道不会导致地球膨胀吗?会,但地球半径平均每年大概只增加一根头发的厚度(约0.1毫米)。2011年NASA采用高精度空间大地测量工具,测得这个数据。所以严格来说,在测量不确定性范围内,目前的地球并没有变大。 6 H( F( v1 J, R# n9 U8 I
而在此之前,我国也有研究者分别观测计算南北半球的体积变化。早在上世纪末,中科院地学部就从实际数据中得出结论:在过去几百万年里,地球总体仅有轻微膨胀,半径扩张每百万年小于200米。
' {1 _* }. f% ^; p: m/ h: G 这彻底破除了地球膨胀说的理论壁垒。但也正是因为地球的稳定,才让生命存在有更大的可能。
' r7 H, r/ X4 h. t 为海底扩张说做出巨大贡献的Warren Cray和Klaus Vogel地球膨胀的幻想最终被现代测量技术给击得粉碎。但不得不说,在地质科学的发展中,地球膨胀说也不失为一个启发性的思路。起码它也曾给大陆漂移学说助了一把力。 # X" @: ^& K/ ?4 t
而如今回顾这门伪科学也许充满讽刺,但当时科学家做出的探索努力不可磨灭。
# q( ^6 z7 Z. M, `3 L" O9 U *参考资料
6 H' n9 ~- ~: ^# D E) H! { Expanding Earth. Wikipedia. / `. m/ @0 T) H$ `
Stephen Hurrell. Earth expansion: mainscientific evidence[J]. Dinox.org, 2018.01.27.
2 C2 O" {# Z5 k3 C Meg Neal. Weve Been Wrong Before: TheExpanding Earth Theory[J]. Popular Mechanics, 2018.08.03.
! ?: I" M0 E m 许浚远, 程智, 毛克彪, et al. 地球膨胀的极限:45亿年不超过450公里[J]. 全球变化- 杨学祥工作室, [2](1.). 6 b7 B3 V) {3 R; [* ?- ^9 L
Sudiro P. The Earth expansion theory and its transition from scientific hypothesis topseudoscientific belief[J]. History of Geo- and Space Sciences,5,1(2014-06-20),2014, 5(1):135-148. 3 r, P6 C" P, u$ Z
邹为雷, 张婉. 大洋磁条带的奥秘[J]. 地调局航空物探遥感中心, 2017.12.21. . i- Q9 x/ C+ ?& }5 ?2 z/ a
AlanBuis, Whitney Clavin. NASA Research Confirms its a Small World, After All[J].NASA, 2011.08.16. & q$ N4 M' Q: m, \; R# B0 C3 t5 b
2 w4 H7 X, i2 a4 K/ t1 o' ^
; ?; |* |3 F$ k, z7 |, L7 |( A |