书城童书我的第一本自然探索发现全纪录
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第9章 自然科学家的故事(9)

斯科特率领的英国探险队的勇敢顽强精神和悲壮业绩,在南极探险史上留下了光辉的一页。他们历经艰辛,艰苦跋涉,却没有将所采集的17千克重的植物化石和矿物标本丢弃,为后来的南极地质学研究作出了重大贡献。他们探险的日记、照片,也都是南极科学研究的宝贵史料,至今仍完好地保存着。为了让人们永远地纪念他们,美国把1957年建在南极点的科学考察站命名为阿蒙森—斯科特站。

可以毫无疑问地说,罗伯特·弗肯·斯科特是南极最伟大的探险家,为了考察南极,斯科特献出了自己最宝贵的生命,把自己的热血和对探险事业的爱留在了南极,他的名字和英雄事迹将永远留在人们的记忆里。

开创大陆漂移说的魏格纳

魏格纳是德国著名地球物理学家、气象学家,他提出的“大陆漂移说”是一种能够解答迄今为止包括古生物、古气候、地质构造、地形等广阔领域里。为数众多疑问的理论,是20世纪地球科学的主流。

很久以前,英国人培根就已经发现,在地球仪上,南美洲东岸同非洲西岸可以很完美地衔接在一起。20世纪初,德国科学家魏格纳根据大洋沿岸弯曲形状的某些相似性,提出了大陆漂移的假说。经过数十年后,大量的研究表明,大陆的确是漂移的。

19世纪以前,人们还没有开始系统地研究地球整体的地质构造,对海洋与大陆是否变动,并没有形成固定的认识。魏格纳少年时便向往到北极去探险,由于父亲的阻止,他高中毕业后没能加入探险队,而是进入大学学习气象。他以优异成绩获得气象学博士学位后,开始致力于高空气象学的研究。当时,他和弟弟两人驾驶高空气球在空中连续飞行了52小时,打破了当时的世界纪录。后来他又参加了去格陵兰岛的探险队,岛上巨大冰山的缓慢运动留给他极其深刻的印象。

一天,年轻的魏格纳因病住进了医院。天性好动的魏格纳,在静谧舒适的病室里坐卧难安,他只得耐着性子,面对病房里的地图,呆呆地出神。为了消磨时光,魏格纳站起来,用食指沿着地图上的海岸线,画着各个大陆的海岸线。他画完了南美洲,又画非洲;画完了大洋洲,又画南极洲。突然,他的手指停在地图上南美洲巴西的一块突出部分,眼睛却盯住非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾。这两者的形状竟是让人不可思议地吻合。

魏格纳被自己偶然的发现惊呆了,他站在地图面前,仔细端详着美洲、非洲大陆外形上的不同特点。果然,巴西东海岸的每一个突出部分,都能在非洲西海岸找到形状相似的海湾;同时,巴西的每个海湾,又能在非洲找到相应的突出部分。兴奋至极的魏格纳一口气将地图上所有的一块块陆地都进行了比较,结果发现,从海岸线的相似形状上看,地球上所有的大陆块都能够较好地吻合在一起。

魏格纳结合他的考察经历,认为这绝非偶然的巧合,并形成了一个大胆的假设:推断在距今3亿年前,地球上所有的大陆和岛屿都连接在一块,构成一个庞大的原始大陆,叫做泛大陆。泛大陆被一个更加辽阔的原始大洋所包围。后来从大约距今两亿年开始,泛大陆先后在多处出现裂缝。每一裂缝的两侧向相反的方向移动。裂缝扩大,海水侵入,就产生了新的海洋。相反,原始大洋则逐渐缩小。分裂开的陆块各自漂移到现在的位置,形成了今天人们熟悉的陆地分布状态。

魏格纳在法兰克福地质学会上做了题为“大陆与海洋的起源”的演讲,提出了大陆漂移的假说。此后,由于研究冰川学和古气候学,他第二次去了格陵兰。一战中受伤后,他住进了医院。这是一间设备极简单的病室,洁白宁静,就连穿着白大褂的医生的脚步声也是悄无声息的,他一头扎进科学研究当中。

为了给自己的学说寻找证据,他随后收集了包括海岸线的形状、地层、构造、岩相、古生物等多方面的资料,并认真地进行了分析探究,终于完成了科学巨著《海洋的起源》,系统地阐述了大陆漂移说。他在《大陆和海洋的形成》这部不朽的著作中,努力恢复地球物理学、地理学、气象学及地质学之间的联系——这种联系因各学科的专门化发展而被割断——用综合的方法来论证大陆漂移。

在1912年德国地质协会的讲演会上,魏格纳郑重地向科学界人士说明:现在世界上的各大洲,在古生代是一个连接在一起的巨大的大陆块。那时还没有大西洋,整个陆地的周围被原始海洋所包围。两亿年前,由于太阳、月球对地球的引潮力,以及地球自转所产生的离心力的作用,古大陆开始出现分离。大陆慢慢分裂成若干块,就像冰块浮在水面上一样,这些花岗岩质陆地浮在玄武岩质基底上,逐渐漂移分离。美洲脱离了欧洲和非洲向西移动,在它们中间逐渐形成了大西洋。非洲有一半脱离了亚洲,在漂移过程中,它的南端沿顺时针方向略有扭动,渐渐与南亚次大陆分开,中间形成了印度洋。南极洲、澳大利亚则脱离亚洲、非洲向南移动,而后又彼此分离,形成了今天的南极洲和澳大利亚。由于大陆漂移,大陆前缘受阻,形成了褶皱山脉,如科迪勒拉山系等等。大陆漂移的最后结果,终于形成了今天地球上的各大洲。

由于当时科学发展水平的限制,大陆漂移由于缺乏合理的动力学机制,遭到正统学者的非议。魏格纳的学说成了超越时代的理念。大陆漂移说一提出,就在地质学界引起轩然大波。魏格纳在反对声中继续为他的理论搜集证据,为此他又两次去格陵兰考察,发现格陵兰岛相对于欧洲大陆依然有漂移运动,他测出的漂移速度是每年约1米。20世纪30年代,魏格纳在第4次考察格陵兰时遭到暴风雪的袭击,倒在茫茫雪原上,那是他50岁生日的第二天。直到次年4月,搜索队才找到他的遗体。60年代末,法国地质学家勒比雄在前人研究的基础上,提出6大板块的主张,它们是——欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度板块、南极板块和太平洋板块。

板块学说很好地解决了魏格纳生前一直没有解决的漂移动力问题,使地质学在一个新的高度上获得了全面的综合。随着板块运动被确立为地球地质运动的基本形式,地学也进入了一个新的发展阶段。

到了20世纪80年代,人们确实相信,从大陆漂移说的提出到板块学说的确立,构成了一次名副其实的现代地学领域的伟大革命。

魏格纳提出的“大陆漂移说”,第一次成功地解释了地球上陆地和海洋分布现状的成因,把地质学向前推进了一大步;同时,它也为找矿、地震预报等提供了科学依据。

现在,板块构造学说席卷全球,大陆漂移学得到了更多专家学者的认可,魏格纳提出的“大陆漂移说”不仅引发了70年代的地学革命,也给世界地质学带来了一次伟大的革命。

名副其实的冰人罗尼·汤普森

罗尼·汤普森,美国俄亥俄州立大学的冰河地理学家,他重建了一份近1500年来秘鲁的气候从湿润到干燥的变化过程,成功解读了中国青藏高原近4万年的地质演变史和中国古老冰层近76万年的演变史。

我们居住的地球正日趋变暖,多年致力于热带冰河研究的罗尼·汤普森正努力赶在积雪消融之前,攀登更多的高峰,收集记录能反映地球气候变迁的宝贵的信息冰核。

当绝大多数地质学家不约而同地把目光聚集在地球南北两极地区的时候,罗尼·汤普森却站在东非乞力马扎罗山的山顶,仔细观察着一块柱形冰核。凭着近四分之一个世纪来饱经风霜的职业眼光,他一眼看出玻璃般光滑的冰核表面其实布满了小眼。这可不是空气偶尔渗进而形成的小气泡,而是冰雪融化后,雪水流淌时留下的沟槽痕迹。从这里传递出的信号并不乐观。

冰核表面的小眼证实了汤普森的推测:东非乞力马扎罗山地区的气温正迅速攀升,覆盖山顶的层层积雪有可能在15年内消融殆尽。如果真是如此,在世人心中不朽的乞力马扎罗山,将无奈地成为人们记忆中的碎片。为慎重起见,汤普森和他的同事设法把这些冰核样品带回了俄亥俄州立大学,和前些时候在环热带高山考察中获取的地质样品一道,放在他们的超低温极地冷藏柜里。

高山上的陈年冰核如同树木年轮,长年扮演着大自然的忠实记录员角色,为所在地区相当精确地记录了一份几个世纪里温度和降水量等气候变化的信息。在这以后的5年时间里,汤普森从这些五花八门的地质藏品里发掘出了许多更有价值的东西。正是得益于汤普森这种长年孜孜以求的“地质解密”工作,这些珍藏于大自然天然图书馆中的宝贵资料才不会在冰雪消融后丧失殆尽。

另外,汤普森还有力地证明了,从美洲南部的安第斯山脉到亚洲中部喜马拉雅山的环热带冰河地带,在两万年前的气候比现在科学家们设想的要寒冷得多。对古老冰层的钟爱,让他长年义无反顾地奔波在高山和险峰之间,被地质界称为名副其实的“冰人”。

地球变暖,冰雪消融,汤普森穷尽毕生精力,抢救出这些珍贵的地质演变材料,长年的四处奔波,长年的孜孜以求,他就这样给世人留下了宝贵的财富。