书城童书我的第一本地球科学探索发现
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第7章 科学家的故事(7)

为了获得活的野马,普尔热瓦尔斯基在第三次来中国探险时,曾率领探险队先后三次进入新疆准噶尔盆地搜捕野马。新疆野马奔驰迅速,普通马根本追不上,普尔热瓦尔斯基命人用四匹马追逐,不停地更换马匹,不给小马驹喘息之机。在换第四匹马的时候,一匹刚生下来三个小时的马驹还是落到后面,考察队员一齐扫射,母马倒地,小马驹不认识枪弹,只认识母亲的身体,折回母亲身边。考察队员先后在小马后腿上放了两枪,马驹跪倒在母马跟前,交颈相摩。母马后来被制成了标本,从此轰动西方,因为这是世界上仅存的野马种类,新疆野马从此被称为普氏野马。普氏野马的名字被传到欧洲以后,殖民者开始疯狂地来新疆捕猎野马,以至于后来原生野马的彻底消亡。除了普氏野马之外,还有一种以普尔热瓦尔斯基名字命名的普氏原羚。据说全球各地的自然博物馆很难得见它们的标本。但在俄罗斯圣彼得堡俄罗斯科学院动物研究所博物馆里竟珍藏着27张普氏原羚皮张,12具普氏原羚头骨。那都是当年普尔热瓦尔斯基用马车从中国拉回去的。如今的青海湖畔已很难见到成群的普氏原羚了。

壮志未酬的普尔热瓦尔斯基在1888年又踌躇满怀地开始了第五次中亚探险。就在即将抵达中国边境的途中,他感染了伤寒。半个月后,病逝了。

普尔热瓦尔斯基来中国的四次考察,不但使他的军衔从少校变成了将军,而且他的种种重大发现也令他名垂学术史。今天我们对新疆地理特征最通常的表述——“三山夹两盆”就是由普尔热瓦尔斯基最初勾画在中亚地图上的。让普尔热瓦尔斯基“千古留名”的,还有他在生物学方面的贡献。在四次探险考察中,他先后共采集了15000个植物标本和大量动物标本——哺乳类702种,鸟类5010种,爬虫类1200种,鱼类643种。他的这些工作对后来中国西部地区的研究逐渐地表现出重大的意义,因为普尔热瓦尔斯基曾经记录并标本的有些物种如今已完全消失了。

普氏野马的发现,让普尔热瓦尔斯基名动世界,也引来了无数贪婪的“猎手”。不管今天各国人民对他如何定义,但普尔热瓦尔斯基被公认为是当时最为重要、取得成果最为丰富的探险家,是他把对中国西部的探险考察发现介绍给了世界,拉开了近代意义上西域科学探险考察的序幕。

哈勃发现大西洋中脊

我们中国有句古话:“有心栽花花不开,无心插柳柳成荫。”意思是说,无意之中往往有意外的收获。在本世纪初一个叫哈勃的德国化学家就是个经历了不幸的幸运儿。

1918年,第一次世界大战刚刚结束,德国作为战败国在合约上签了字。由于连年的战争,德国的经济已经全面衰败,国家不仅缺粮、缺物、缺劳动力,还特别缺钱,因为战争赔款高达1200亿马克,这对当时的德国政府来说,无疑是雪上加霜。谁如果在这个时候能提出弄到钱的办法,一定能获得政府的全力支持。这时,德国著名化学家哈勃通过实验,发现海水中能提取黄金。尽管提取的办法十分复杂,但是,海水中能够获得黄金是千真万确的。这位化学家研究发现,在1立方公里的海水里含有约5吨左右的黄金,只要处理10立方公里的海水,就可以得到50吨黄金。大西洋中的海水有的是,战争赔款完全可以通过从海水中提取黄金来实现。化学家把自己的新发现报告给了政府。政府官员看到这位有名气大化学家献的计策,除了乐得合不上嘴,绝不会提出任何的怀疑。很快,德国政府专门为这位化学家配备了一艘当时最先进的海洋调查船——“流星”号。

哈勃按照计划,先将这艘海洋调查船改装成处理海水的“流动工厂”,然后进入大西洋,一边调查,企图找到含黄金高的海水。一边做从海水中提取黄金的试验。然而,这位聪明的化学家由于求财心切,忽视了一个十分简单的事实,50吨黄金,从绝对值来看,的确不少,然而包含这些黄金的10立方公里的海水却要达到10亿吨之多。这就是说,黄金在海水中的含量太低,要想从中提取有价值的黄金,不要说在当时,就是在今天,科学技术比那时高了许多,要实现从海水中提取黄金也是十分困难的。哈勃指挥着“流星”号从大西洋的这一头,航行到另外一头,希望能发现含黄金量高的海水。结果是大西洋中各处海水的含金量都差不多,不仅含金相差无几,所含的化学元素量也差不多。他们只好在大西洋上不间断的淘呀,淘呀。通过改善工艺流程,希望获得较多的黄金。然而一年过去了,不仅所获无几,而且耗费了他们几乎是所有的财力,最后连船员的生活费也都搭了进去,仍然看不到成吨的黄金。

就在化学家几乎陷入困境之际,德国科学家的另一项发明问世了。这项新发明叫“回声探测仪”,也就是今天已经广为使用的声呐。1925年,哈勃在“流星”号上安装了一台“回声探测仪”,希望通过这台新设备获得更多更详尽的海洋资料。在使用回声探测仪后,人们惊奇地发现,在大西洋中部的某些海域,不是人们想象的变深了,而是非常之浅。也就是说,在大西洋的中部,有一段洋底是一块规模不小的凸起的高地,这个新发现令哈勃博士感到意外和吃惊,因为,过去人们一直认为,大西洋中部肯定是又深又平坦的,怎么会有凸出洋底的高地呢?

因为有了新的发现,哈勃便改变了自己的研究方向,把从海洋中淘金的事放置一边,集中全力收集大西洋洋底的深度资料。在这之后的3年时间里,“流星”号测量了数万个点的深度。随着深度资料不断积累、整理和分析,一条像巨龙一样的海底山脉逐渐显现出来了。后来,哈勃向世人宣布他在大西洋上的发现:在大西洋的中部,从南到北,有一条上万公里长的“巨龙”似的山脉。它伏卧在洋底,成为大西洋的—条“脊梁骨”。因此,科学家给它起了—个十分形象的名称——“大西洋中脊”。

今天,人们已经通过更为先进的技术手段查明,大西洋中脊从大西洋靠近北极圈的冰岛出发,向南延伸经大西洋的中部,弯曲延伸到南极附近的布维岛,差不多从地球的最北端,一直延伸到地球的最南端,呈“S”型,长度达到15万多公里,平均宽度达到1000米。这条高山巨大的规模,远远超过世界陆地上的任何山脉。

科学技术既可以造福于人类,也可以给人类带来危害。1918年,哈勃因发明氮肥而获得诺贝尔化学奖。与此同时,他还成功地将氯气武器化,并亲自监督了第一次对人的袭击。后来,哈勃因为犹太人身份逃离纳粹德国。纳粹集中营用他发明的毒气,大批处决犹太人。

魏格纳的“地质之歌”

“大陆漂移学说”是解释地壳运动和海陆分布﹑演变的理论。它认为:地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块,后来它分裂并漂移,逐渐到达了现在的位置。提出这一理论的并不是地质学家,而是天文和气象学家魏格纳。

魏格纳1880年11月1日生于德国柏林。25岁时,他获得了天文和气象博士学位,此后便开始致力于高空气象学的研究。1906年4月,魏格纳和他的弟弟参加了探空气球比赛。当时持续飞行时间的世界纪录是35小时,魏格纳兄弟却飞行了52小时,一举刷新了世界纪录。

1906年夏天,魏格纳实现了自己多年以来梦寐以求的理想,他应邀参加丹麦探险队,深入到格陵兰从事气象和冰河的调查。在这里,他度过了两年艰辛的探险生活。在格陵兰,他发现了许多奇异的现象。他惊奇地看到,冰冻得比石头还硬的冰川,居然也能够缓慢地移动。他还看到,格陵兰有着丰富的地下煤层,但是,格陵兰位于北极圈内,根本没有高大的树木,那么,地下的煤层又是从哪里来的呢?魏格纳百思不得其解,忽然,一个奇怪的念头又闪现在他的大脑里,莫非北极圈内的陆地是从别处漂移过来的?

1910年的一天,魏格纳在偶然翻阅世界地图时,发现一个奇特现象:大西洋的两岸——欧洲和非洲的西海岸遥对北南美洲的东海岸,轮廓非常相似,特别是巴西东端的直角突出部分,与非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾非常的吻合。自此以南,巴西海岸的每一个突出部分,都恰好与非洲西岸同样形状的海湾相对应,而相反的是巴西海岸每有一个海湾,非洲方面就有一个相应的突出部分。这难道是偶然的巧合?魏格纳的脑海里闪过这样一个念头:非洲大陆与南美洲大陆是否曾经贴合在一起,也就是说,从前它们之间并没有大西洋,而是到后来才破裂、漂移而分开的。第二年秋天,魏格纳在翻阅文献时,读到一篇论文,其中提到根据古生物证据证实,巴西和非洲之间曾有过陆地相联系。他由此更觉得大西洋两岸轮廓的相似事出有因,恐怕并非偶然。他还想到,这或许是一个涉及大陆形成或地球深化的大问题,值得认真研究探讨。然而,大陆漂移问题远远超出了学科的界限,它牵涉到地质、古生物、动物地理和植物地理、古气候以及大地测量等一系列学科。俗话说,隔行如隔山,涉及的学科知识如此的广泛,因而论证起来,难免力不从心。但是,勇于探索的魏格纳执意要把这个问题追究到底。他努力学习吸收离他专业较远的地质学和古生物学知识,从多方面收集大陆曾经连接和漂移的证据。

魏格纳经过多年的考察博览,精心研究,终于把简朴粗略的大陆漂移设想发展成为一项完整而系统的理论。1912年1月6日,在法兰克福召开的地质学会议上,魏格纳首次发表了他的学说。他明确地指出:“南美洲与非洲原本是相互连接的一块大陆,后来因地壳剧烈变动,导致这块大陆分裂成两片,形成了今日各自独立的两块大陆。”

魏格纳的大陆漂移说发表以后,立即在全世界的地质学界引起了一场轩然大波。有人为之鼓掌喝彩,也有人斥之为奇谈怪论,因为从来人们就认为大陆是不动且不变的,大陆会裂开,而且会漂移,这真是太不可思议了。为了替大陆漂移说寻找冰川学和古气候学的证据,魏格纳再次进行了横跨格陵兰的考察,从而获得了大量丰富的第一手资料。1915年,魏格纳写完了研究大陆漂移说的划时代的地质文献《海陆起源》。在这本书里,魏格纳如同一位博古通今的高级导游,把人们带进“新迪斯尼乐园”,去参观古往今来海陆的迁移变化。按照魏格纳的描述,在距离今天大约3亿年前的古生代,地球上只有一块完整的大陆,叫做“泛大陆”,周围全部是汪洋大海。后来,由于天体引力和地球自转离心力的作用,这块“泛大陆”开始分崩离析,犹如浮在水面上的冰块,越漂越远。从此,美洲和非洲、欧洲分开,中间留下浩瀚的大西洋。非洲的一部分告别了亚洲,在漂移的过程中,其南端略有偏转,渐渐与印巴次大陆脱开,诞生了印度洋。到了距今大约300万年前的第四纪初期,地球表面各大陆终于漂移到今天的位置。魏格纳提出的最明显的证据,便是大西洋两岸大陆海岸线的相似性。由于这些大陆在分裂时发生了大规模的玄武岩浆喷射,形成了今天分布在非洲安哥拉和南美巴西的同一个成矿带。

魏格纳所勾画出的这样一幅大陆漂移的轮廓,在当时引起了轰动。许多人都流露出震惊、激动,同时也夹杂着难以置信。在人们心目中一向是安如磐石的大陆,居然像船一样,可以漂浮活动,这实在是不可思议,有人甚至说这是“一位大诗人的梦”。

魏格纳在反对声中继续为他的理论搜集证据。1930年4月,他率领一支探险队第三次深入到冰天雪地的格陵兰进行考察。这一次,他试图重复测量格陵兰的经度,以便从大地测量方面进一步论证大陆漂移。在极为不利的条件下,魏格纳一行从事气象观测,并且利用地震勘探法对格陵兰冰盖的厚度作了探测。这年11月1日,魏格纳在格陵兰中部的爱斯密特基地里草草过完了自己的50岁生日以后,决定返回海岸基地。第二天,格陵兰岛上风雪漫天,气温降到摄氏零下40度。魏格纳在极端险恶的环境中前进,每前进一步,都要付出巨大的代价。连续几个月的极度劳累,魏格纳终因心力衰竭倒在雪地里,再也没有爬起来。由于魏格纳和他的同伴迟迟未归,附近的科学考察基地曾试图派飞机前往搜索。然而,无情的格陵兰冬季使得一切希望都落空了。直到第二年四月,他的尸体才被搜索队发现,但是,他已被冻得硬如石头,与北极冰河融为一体了。

魏格纳去世30多年以后,世界各国的学者们对大陆漂移学说重又进行了充分的研究,形成了“海底扩张学说”和“板块构造学说”,充分揭示了魏格纳生前一直没有解决的漂移动力问题。这时,人们不由得惊叹:魏格纳不愧是一位卓越的地质诗人,他的“大陆漂移学说”是震撼世界的不朽的“地质之歌”。

在当时“大陆固定”观念盛行的时代,魏格纳的理论无疑是新奇的,这也体现了他寻求真理、正视事实、勇于探索和不惜献身的科学精神。大陆漂移学说在被证明是正确的以后引发了20世纪70年代的地学革命。魏格纳本人和他的大陆漂移说也获得了科学史上应有的地位。

赫斯和“地球的诗篇”

20世纪50年代,科学家们发现:世界大洋洋底纵贯着一条连续延伸长达64000公里的中央海岭体系。这条巨大的海底山岭,犹如一条巨龙,蜿蜒曲折,从北冰洋到大西洋、印度洋,直至太平洋,连成一个环绕全球的大洋中脊。此外,科学家们还出乎意料地发现,海底岩石很“年轻”,而且离大洋中脊越近,岩石年龄越小。60年代初,一个名叫赫斯的美国人提出了“海底扩张学说”。

赫斯1906年生于纽约,毕业于著名的耶鲁大学。第二次世界大战爆发后,他应征加入海军,成了一名舰长。虽说赫斯由一个学者变成了军人,但他热爱海洋科学,他的理想是不断揭示海洋奥秘。