5 o: i% ?( U. ~8 A! [+ m% w
# u+ f9 N5 K/ g$ J2 d7 _
! _. h9 c- u& y) _% k! U2 @
( W) I5 u% M1 {7 V 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……
* ^ Q; t' x( w3 s& u 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。
( }1 U! F j' N2 v9 ?! q1 u. 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……
! m6 ?" a8 o; {% w, _ 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)。 % q# v4 k- z6 z5 {- \6 {
+ s: C! W+ Q: V/ a+ N
2 j9 O7 y: r6 u6 p
x7 k c5 H* W5 f; V 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。 2 r3 n$ h7 i! _) \: \8 J
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。
# a d) a: K# u/ H& e9 J 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。
( ?6 ^+ t* w. I 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。
& M$ o* |% I! r! W# ~! I# G 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。
3 M% i5 ]4 K$ h( R1 |) N0 M
+ {6 Y1 `& P% d& ~3 a7 o9 Z9 C' e 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。
. Y8 c% P5 O: K0 _5 A 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。 7 b# e! f& [! X- s2 }
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。 1 E8 j+ |) p* w9 Q6 U7 O) y
9 y( Z' Z; i- h& ^+ q' L- P: s! C 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。
+ v) T$ h) U% F1 A3 A 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。
' a: h4 ]* p! Z8 m 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”。
# P6 Q( u: `/ J7 o3 l" l 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。
6 P" @* `, @7 j* F q : u" l( a5 O$ ]8 i1 }& U
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。 5 g5 x3 w- @- G* t& l6 M m1 w
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。 3 R3 G; Q# ]' G" Z$ Z/ D B3 W
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。 ; k5 A( v9 G+ n. V) s4 A
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。
, l$ |6 ?: n; d3 r* B: s% t 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。 : A& g" `# v7 v: d& ^3 f9 o
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? 2 b, V \- f* A4 x6 f
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。
' u* g) q' R6 Y6 A 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。
" i2 W3 Y: o" H, i' M9 K2 ^3 F 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。 . w5 i, E) i/ O G
*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。
2 ]. _3 z9 n) T; d9 l# E1 _
! f. W4 M6 \. E) a8 _
, X. R/ {: @- w# }8 E ( h+ e) { S& G
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。
4 B8 u3 q* T! }6 k3 S+ T 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。 ' b2 f4 n' L2 m/ Z8 e- h6 d! `; z
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。 ) Z" T* o) V9 L. R, J) A% o
) v9 w" r; N5 r( N
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。
, S% y* t: T4 J" T 这一系列的地质证据促使海底扩张说成为主流学说。
# o& |- ~6 P) { 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。 # [8 u% T p, W+ u7 k2 F: E
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。 2 y7 p1 M8 j+ m. v( s1 L5 z C
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。
( |( ^ z- W5 W% u7 c U 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。
5 a, Y+ Q5 T& l! c; p 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。 , b8 f' J3 t1 y# D& J: i/ @
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。 / O) Z7 X3 \( y: ?1 o0 i2 s! b
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。 & ^% r B4 U) F! C8 j# ^5 Y9 I
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。
( \0 |; D- M1 v2 R0 b& l) | *参考资料 ( M& I: z0 P; ?" m) V
Expanding Earth. Wikipedia. % H4 J. R, G! r. }, @% z/ o2 ?, T
Stephen Hurrell. Earth expansion: mainscientific evidence[J]. Dinox.org, 2018.01.27. $ f. e, N4 M, J/ y
Meg Neal. Weve Been Wrong Before: TheExpanding Earth Theory[J]. Popular Mechanics, 2018.08.03. / F* ?1 J( o+ y6 U, B* O! [
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.).
1 u0 S) V7 E( G 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.
1 D6 b1 {9 p3 @2 r% U8 v 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# o3 Y3 S% d( z" W
AlanBuis, Whitney Clavin. NASA Research Confirms its a Small World, After All[J].NASA, 2011.08.16.
$ X% ]5 i; X5 M
2 [( O! W$ M+ _) b( B
K! C6 n3 Y8 e K _3 j; g3 O* K, } |