书城童书优秀青少年最想知道:科学未解之谜大全集
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第18章 匪夷所思,大陆在漂移地球在变脸

魏格纳的“大陆漂移说”

1620年的一天,德国的哲学家、政治家弗兰西斯·培根在看地图的时候突然意识到,南美洲东岸和非洲西岸可以很完美地衔接在一起。然而,培根毕竟不是科学家,尽管他将自己关于两块大陆的想法说了出来,却没有试图去寻找证据,来证实两岸曾经是相连的。

但是培根之后将近300年的时间里,竟然没有一个科学家认真思考过,为什么大洋两岸的陆地竟可以严丝合缝地拼在一起。许多人也许在心里有过疑问,但是却都没有去行动。最终,历史将此荣誉授予了一位德国人。

1910年,德国气象学家和地球物理学家魏格纳在凝视一幅世界地图时无意间发现,大西洋西岸、南美洲的巴西东北凸出来的地方,刚好能嵌进大西洋东岸非洲几内亚湾凹进去的地方。也就是说,如果把欧洲和非洲大陆的西海岸与南、北美洲大陆东海岸拼在一起,就能拼成一个基本吻合的整体。

这一发现启发了魏格纳,后来他提出,中生代时的地球表面存在一个泛大陆,这个泛大陆后来分裂,经过两亿多年的漂移,形成了现在的海洋和陆地。这就是“大陆漂移说”。

但是,当时许多人对“大陆漂移说”是持怀疑态度的,因为人们不相信庞大的大陆可以在水中就可完成漂移。另外,限于当时的研究水平,魏格纳的理论也存在许多破绽和缺陷。比如,有人就质疑巨大的大陆是怎么漂移的?驱动大陆漂移的力量来自何方?

魏格纳认为硅铝质的大陆漂浮在地球的硅镁层上,即固体在固体上漂浮、移动。对于推动大陆的力量,魏格纳猜测是海洋中的潮汐拍打大陆的岸边,引起微小的运动,日积月累使巨大的陆地漂到远方;还有可能是太阳和月亮的引力。根据魏格纳的说法,当时的物理学家立刻开始计算,利用大陆的体积、密度计算陆地的质量。再根据硅铝质岩石与硅镁质岩石摩擦力的状况,算出要让大陆运动需要多么大的力量。物理学家发现,日月引力和潮汐力实在是太小了,根本无法推动广袤的大陆。

魏格纳死后不久,一系列新的科学观测资料为大陆漂移学说提供了证据。例如,古地磁学的研究证明,磁极在地球历史中的变化是很大的,如用大陆固定论就无法解释这种变化,而用大陆漂移说来解释就容易多了。新的科学观测资料还证实,大陆现在仍然在移动之中。

如今,大多数人都已接受了魏格纳大陆漂移的观点。

青藏高原每年都在移动

青藏高原位于我国西南部,平均海拔在4000米以上,享有“世界屋脊”和“地球之巅”的美誉。但它竟然以每年7毫米~30毫米的速度整体向北和向东方向移动。这是科学家在GPS卫星定位系统的帮助下惊奇地发现的。那么研究者是如何观察到青藏高原向北和向东方向移动的呢?青藏高原又是怎样移动的呢?

根据专家们的2009年研究报告,青藏高原南部的拉萨地块以每年约30毫米的速率向北东38°推移;中部的昆仑地块以每年平均速率21毫米的速度向北东61°推移;再向北到祁连山地块,以每年7毫米~14毫米的速率向北东约80°推移。也就是说,青藏高原整体正以每年7毫米~30毫米的速度向北和向东方向移动。

对于高原移动的原因,专家们一致认为比较复杂,涉及到地球动力学各方面的因素。不过据推测,比较重要的因素就是印度洋板块向北运动引起挤压,除此以外还有像地幔动力学、地热等多方面的因素,不能简单归结为某一种原因。而中国地球物理学会主席、中国工程院院士赵文津曾发表一篇名称为《破解青藏高原的东移之谜》的文章,对移动的原因进行解释。赵文津院士从球面数学的角度出发,他认为:处于高纬度的两个相邻地块分别沿其重心所在经度线向低纬度作南北方向的离极运动时,由于经度线间的距离不断增大而逐渐相互分离。反之,处于低纬度的不相邻两地块分别沿其重心所在经度线向高纬度作南北方向的向极运动,由于经度线间的距离不断减小而逐渐相互靠近,最终导致青藏高原向东移动。

如果青藏高原一直运动下去会怎么样呢?是否会产生新的地形地貌?它会给这个地区乃至整个中国大陆的生态和气候环境带来什么变化?专家说,这与地热活动增强、应力积累现象不同,这个问题太复杂了,不能轻易地下论断。这还有待于科学家的进一步探讨。

中国气象科学研究院人工影响天气研究所研究员张纪淮也认为,从板块移动的角度来说,喜马拉雅山就是印度洋板块和东亚板块底部相互挤压形成的。如果板块向东向北移动,肯定会对喜马拉雅山的高度产生影响。至于这种缓慢的移动对于气候的影响,应当把它放在一个很长的气候年代里去表述,短期内是观察不到什么变化的。由此看来,短时间内,科学仍不能解答青藏高原移动的谜题。

喜马拉雅山是地壳上升的结果

说喜马拉雅山是从古老的大海里升出来的,看起来这真是不可思议的事情,那披着冰雪的铠甲、威严的世界屋脊,怎么能和大海联系起来呢?

事情确是这样的。当我们攀上喜马拉雅山陡峭的崖壁,或是在幽深的山谷里,仔细观察那里的岩层,就能找到许多古海洋动植物化石,包括三叶虫、笔石、腹足类、珊瑚、苔藓虫、海胆、海百合等都能证明这里曾是一片汪洋大海,喜马拉雅山是从古老的大海里涌现出来的。

那么,茫茫的一片古海,又怎么会摇身一变,成为世界上最雄伟的山脉呢?这是地壳上升的结果。在珠穆朗玛峰北坡海拔5700~5900米的地方,发现了生长在百万年前的高山栎和毡毛栎化石。这些植物现在仍生长在我国西南海拔2200米~3000米的高度范围内的广大地区。虽然百万年前的气候状况和这些植物的生长环境、高度与现在不完全相同,但是可以粗略估计,该地百万年来大约上升了3000米,平均每1万年约上升了30米。根据类似的资料推算,我国西藏定日县南某地在近20万年来上升了约500米,可见在这里地壳隆起多么强烈。喜马拉雅山从大海里升起来成为“世界屋脊”,现在还不断地上升着。只不过上升的速度不易被人们注意罢了。

珠穆朗玛峰能长多高

珠穆朗玛峰是中国最美的也最令世人震撼的十大名山之一。珠穆朗玛峰是喜马拉雅山脉的主峰,也是世界第一高峰。它地处中国和尼泊尔边界东段,北坡在中国西藏,南坡在尼泊尔。

大约4000万年前,喜马拉雅山地区还是一片汪洋大海,海底沉积着无数含海洋生物化石的石灰岩和砂岩。约3000万年前,由于印度次大陆与亚洲大陆的碰撞,喜马拉雅山开始逐渐升起。2000多万年前,喜马拉雅山又经历了一次强烈的地壳运动,山脉被快速抬升。到800万年前时,喜马拉雅山已上升到了3000米以上。最近400万年来,喜马拉雅山的高度不断增加,其主峰珠穆朗玛峰逐渐成为了世界最高峰。

关于珠穆朗玛峰的高度,世界各国曾经公认由中华人民共和国登山队于1975年测定的8848.13米。但外界也有8848米、8840米、8850米、8882米等多种说法。2005年5月22日,中华人民共和国登山队又成功登上珠穆朗玛峰峰顶,再次精确测量珠峰高度为8844.43米。并且,珠穆朗玛峰还在继续不断升高,捍卫其世界第一高峰的地位。据计算,在过去数百万年中,它平均每1万年上升10米。在1966年至1975年间,它每年以4.1厘米的速度升高。之后,增高速度逐渐减缓,每年平均只抬升3.3厘米。现在,它仍在以不易察觉的速度缓慢上升。

原来,地球表面是由很多板块构成的,板块与板块之间总是处在不断的运动之中。当一个板块朝另一个板块挤压时,邻近的陆地便会因此而相撞,强烈挤压时会挤出高大的山脉。喜马拉雅山就是由于印度板块与亚欧板块相撞、挤压隆起而形成的。这两块大陆板块现在仍在不断挤压,使喜马拉雅山还在继续隆起。珠穆朗玛峰作为喜马拉雅山的主峰,当然也会跟着慢慢长高。

但一些地质学家认为,珠穆朗玛峰不可能无限制地永远升高。因为山脉的升高就像“叠罗汉”一样,山体不断抬升的同时,山底所承受的压力也相应增大,一旦达到极限,偌大的山体就会散架崩塌。珠穆朗玛峰最终能长多高,这也是令人无法测知的事情。

罗布泊在漂移吗

罗布泊地处塔里木盆地东部,是中国著名的咸水变迁湖。1900年,瑞典探险家斯文·赫定千里迢迢来到罗布泊考察,从沙漠南部进入该地区,途中死了3个帮手、7峰骆驼,他本人死里逃生,狼狈不堪地爬到和田河畔,被当地农民救了性命。他身历了罗布泊的危险,捡了一条命回国。回国后,他写了《亚洲腹地探险8年》一书,记述了那次去罗布泊的可怕经历。一年后,他语出惊人,向世界宣布罗布泊是一个会移动的湖。从此以后,神奇的罗布泊究竟是否会移动,引来了百年的争论不休。斯文·赫定认为,罗布泊是按照一定的时间规律,在塔里木盆地湖区间来回游移的。而当时的喀拉和顺湖就是南移的罗布泊。他认为移动的原因主要是由气候的周期性吹蚀,导致了罗布泊的来回移动。之后,很多科学家也成为了这一理论的追随者。1906年,美国人艾·亨丁顿提出了“盈亏湖”的理论;1931年,中国学者陈宗器也提出了“交替湖”的观点;1953年和1955年,两位苏联学者先后发表论文论证罗布泊是个游移湖;1992年,中国学者奚国金提出,罗布泊的特征就是游移等等。这些理论虽然各不相同,但都论证了“罗布泊是游移湖”这一观点,罗布泊会移动似乎成为了一个定论。

然而,一百年来,罗布泊是否会移动,还是没有能够说服所有人的解释,罗布泊不是游移湖的观点也有拥护者。20世纪80年代,中国的科学家相继从不同侧面论证了“罗布泊不是游移湖”。后来,中科院罗布泊环境科考队在对罗布泊地区进行综合地质考察中发现了罗布泊不是游移湖的直接证据。考察队队长方小敏说:“如果罗布泊能够迁徙,湖水干涸的话,那么这个地方的沉积物就会产生间断。现在我们从钻孔里没有发现这种间断的存在,那么至少从沉积物里面来推断,这种游移湖的存在是不可能的。”他们的实地考察,证实了罗布泊是塔里木盆地的最低点和集流区,那么湖水就不会倒流,短期内湖底地形不会剧烈变化,而且罗布泊长期是塔里木盆地的汇水中心。所以说,游移说是不切实际的推断,只是对塔里木盆地中曾出现的与罗布泊临近的其他湖泊的地理错觉,而并非真正的“移动”。

那么,罗布泊究竟会不会移动?众多学者观点不一。如今,罗布泊依然还是个神秘的危险之地,这个“移动”之谜也就成了科学家、探险家继续探索和研究的焦点了。

地壳运动才形成我国今天的地形

在我国960万平方千米的土地上,有着多种多样的地形类型。

翻开我国彩色地形图,可以发现我国西部大部分地区的地形是用褐色、棕色来标示的,只在东部地区的地形上才分布着连片的绿色。这就说明,我国西部的地势高、多高原和高山,东部地区主要是平原和丘陵。平原是高度在海拔200米以下的地势比较平坦的地方。东部平原有东北平原、华北平原和长江中下游平原等。

我国东部多平原,西部多高原和高山,这是地质历史发展的结果。现在的地势轮廓,形成于距今7000多万年以前的地质时期。那时,大兴安岭、太行山、巫山一线以西,地壳有大幅度上升,特别是青藏大高原上升最为强烈,约上升了400米~6000米。西部地区的古老山地均发生断块上升,加上风、雨流水的侵蚀和割切,所以地势高峻、起伏较大。上升幅度较小的地区,便形成了许多广大的盆地,如四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地;个别地区有下陷到海面以下的,如吐鲁番盆地。大兴安岭、太行山、巫山一线以东也发生大面积的升降运动,但这里上升的幅度不及西部强烈,因此形成了一系列的中等山地和丘陵,而东部大面积下降,如华北平原下沉了800米~10000米,承受了大量河流泥沙的堆积,形成了广阔的大平原,如东北平原、华北平原和长江中下游平原等。这些平原成为我国主要的耕作农业区。