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第2章 地球迷宫(1)

地球藏了多少秘密

地球在缩小还是在增大

见过火山喷发的人,都会立刻回忆起浓烟升空,火光冲天尘埃石屑弥天而降的惊人场面。

从地球深处喷射出来的大量物质中,经科学测定,含有大量的一氧化碳、甲烷、氨、氢、硫化氢等气体。惊天动地的地震之后,科学家发现大气里甲烷浓度特别高。这个现象说明地球肚子里的气体,乘地震之机从地壳的裂缝里冲出来,释放于大气之中。

海员们在航海途中,能看到比海啸更可怕的海水鼎沸现象,这种翻江倒海的奇观,也是地球放气的结果。根据地球放气的现象和地球深部物质大量外喷的事实,有人认为,地球肚子越来越瘪了,地球的体积自然要缩小了。但是,前苏联科学家公布说,地球自生成以来,其半径比原来增长了1/3。理由是各大洋底部在不断扩展。这种扩展是沿着从北极至南极,环绕地球的大洋中部山脊进行的。经查明,太平洋底部的长度和宽度,每年扩展速度达到了几厘米。这种扩展由地球深处的大量物质向上涌溢,推动洋底地壳,使地心密度变小,地球的体积就增大了。

地球的转速在变慢还是在变快

珊瑚虫的生长和树木的年轮相似。珊瑚虫一日有一个生长层,夏日的生长层宽,冬日的生长层窄。

科学家对珊瑚虫体壁研究,识别出现代珊瑚虫体壁有365层,正好是一年的天数。科学家又数了距现在3.6万年前的珊瑚虫化石的年轮,则为480层。按此进行推算,13亿年前,一年为507天。说明地球环绕太阳的公转过程,其自转的速度正在变慢。

近百年来,科学家在南太平洋中发现了“活化石鹦鹉螺”软体动物。在外壳上有许多细小的生长线,每隔一昼夜出现一条,满30条有一层膜包裹起来,形成一个气室。每个气室内的生长线数,正好是如今的一个月天数。古生物学家又从不同的时代地层中的鹦鹉化石进行判析,发现3000万年前,每个气室内有26条生长线;7000万年前为22条;1.8亿万年前为18条;3.1亿万年前为15条;到4.2亿万年前只有9条了。从事研究鹦鹉的科学家则认为,随着地球年龄的增加,其自转速度正在加快。

地球的荷重在增加还是在减少

金刚石是在高温高压条件下形成的一种贵重金属,一般都生成在岩浆岩中。前苏联在玻波盖河盆地里,却发现了大量的金刚石,这实在是一件不寻常的事件。从而引起了许多地质学家的极大兴趣。经过多年考证,最后证实是天外来客,陨石撞击在这块盆地上时,发生强烈爆炸而形成的结晶矿物。

加拿大有一个萨达旦里镍矿,是一个38千米范围的巨型矿体,同样是陨石撞破地表后,与地球岩浆熔融共同凝结而成的矿体。据统计,10亿年来,地球遭到陨石撞击产生的坑,直径大于1000米的就有100万次之多。每天从宇宙中降落到地球上的陨石和尘埃多达50万吨。由此看来,地球的荷重正在逐年加重。持相反意见的人则认为,地球上每年发生地震500万次,活火山500余座。每年火山喷发和地震时,地球深部的熔岩、气体大量喷射出来,气体飘入大气层中。

还有石油从地层中抽起,煤炭从地下挖出来,被人们燃为灰烬,形成缕缕浓烟升入大气层中。这种大量毁灭地球上的物质变成烟气的结果,使地球的重量逐渐减轻,地球的荷重自然减少了。

地球在变暖还是在变冷

宇宙飞船对金星的探测表明,金星表面的温度可达480度。究其原因,发现金星大气中含有大量二氧化碳,形成一层屏障,使太阳射向金星的热能,不易散发到大气层中去,从而使金星的温度日见增高。地球上由于人口剧增,工业发展,森林大量采伐,自然生态遭到破坏,二氧化碳逐年增加,使地球上空的二氧化碳浓度越来越高,类似金星之状。地球上的气温也在逐年增高。仅以日本东京为例,20多年来,东京的平均气温已增高两度。另外,人造化肥能捕捉红外线辐射。大片积雪的融化,会减弱地球对太阳光的反射。

诸如此类的原因,也使地球的温度逐年增高。与上述截然相反的一种观点是变冷说。持这种观点的人认为,未来几十年的气候将逐渐变冷。其依据是:虽然二氧化碳在稳定增加,但自20世纪40年代中期开始,北极和近北极的高纬度地区气温明显下降,气候显著变冷。例如在北大西洋,出现了几十年从未见过的严寒,海水也冻结了。在格陵兰和冰岛之间曾一度连成“冰陆”,北极熊可以自由来往,成为罕见的奇闻。

有人认为,20世纪60年代的气候变冷,是“小冰河期”到来的先兆。从21世纪开始,世界气候将进入冰河时代。有关地球的种种说法,还要继续争论下去,地球之谜何时才能解开,很难估计。

地球有多大年龄

早期认识

地球到底有多大年龄,一直以来是让许多人感兴趣的谜。

早在1862年,英国著名的物理学家汤姆森,根据地球形成时是一个炽热火球的设想,并考虑了热带岩石中的传导和地面散热的快慢后认为:假如地球上没有其他热的来源,那么,地球从早期炽热状态冷却到现在这样,至少不会少于2000万年,最多不会超过4亿年。

科学测定

直至20世纪科学家才发现,用同位素地质测定法测定地球年龄,这是最佳方法。科学家运用这种方法,测定出岩石中某种现存放射性元素的含量,以及测出经蜕变分裂出来的元素的含量,再根据相应元素放射性蜕变关系,就能够计算出岩石的年龄。

目前,科学家找到的最古老的岩石,它有38亿岁。然而,也有人认为,38亿岁的岩石是地球冷却下来形成坚硬地壳后遗留下来的,它并不是地壳的年龄。

科学界的界定

那么地球的年龄到底是多少呢?20世纪60年代以后,人们在广泛测量和分析那些坠落地球的陨石年龄以后。发现大部分陨石在44亿年至46亿年。20世纪60年代末,美国“阿波罗”探月飞行,测取月球表面岩石的年龄,也是44亿年至46亿年。所以,科学家将地球的年龄定为46亿岁。

科学界的争论

但是,对于地球46亿岁的结论,还存在各种争论。如我国地质学家李四光,认为地球大概在60亿年前开始形成,至45亿年前才成为一个地质实体。前苏联学者施密特根据他的“俘获说”,从尘埃、陨石积成为地球的角度进行计算,结果推测出76亿年的年龄值。然而,多数的结论都是依靠间接证据推测出的。人们至今也没有发现地球上,有它本身超过40亿年以上的岩石。因此,地球的年龄到底有多大,还有待于做更深入的研究。46亿年这个数字,也只是进一步研究的基础。

地球生命是如何来的

地球自身产生生命

关于地球生命的起源,有一种说法认为原始生命是原始地球上产生的。进化论学派生物学家认为,35亿年前岩石形成时期的一种单细胞细菌是人类的祖先。这种原始生物的构造也相当复杂:它拥有DNA和BNA两种基因,并由蛋白质、脂类和其他成分组成。

人们怀疑在这种原始生物出现以前,另有一种构造更简单的生物存在。1953年,美国大学生唐来·米勒的实验证明,生命的单位氨基酸能从几种简单的化合物中得到,从而使生命的“地球产生说”几乎成了定论。但近10多年的研究发现原始大气不是还原型的。米勒的实验很难合成生命的基本因素“氨基酸”。所以,这一说法受到了质疑。

陨石与生命

另一些科学家认为生命来自星际空间,原因是在月球表面或火星的火山口,都可以找到不少有机合成物。早在19世纪初,人们已在陨石上找到了有机分子,它们是有机合成物诞生的重要因素,这种观点认为:地球生命来源于宇宙,陨石是载着生命种子的星际飞船,地球上最初的生命就是由陨石送来的。

不过,持原始生命产生于地球本身观点的科学家们认为,这些星体上的有机物,迁居地球的机会绝无仅有,因为它们降落到地球时,产生的高温足以把整个海洋蒸干,令地球成为不毛之地,任何生物都无法在其上生存。

黏土矿物与生命

黏土矿物这种地球上最常见的物质是最初的生命物质,这一说法已不再是西方的圣经故事和我国的神话传说,而是新的科学研究成果。黏土矿物是一种微小的晶体。

科学家们发现,黏土矿物晶体中存在一种有趣的缺陷结构,这种结构可以保存相当多的信息,从而决定晶体生长的取向和结构。因此,对于诸如属于“低技术”的催化剂和膜等原始控制结构来说,这些无机晶体作为一种构造物质要比大的有机分子更为合适。

探寻地球光环

早期发现的光环

17世纪,科学家伽利略首先从天文望远镜里,看到土星周围闪耀着一条明亮的光环。

数百年过去,人们用天文望远镜观察着太阳系的其他行星,再无意外发现。所以人们长期以来,一直认为土星是太阳系中唯一带有光环的行星。

光环的新发现

1977年3月10日,美国、中国、澳大利亚、印度、南非等国的航天飞行器,在对天王星掩蔽恒星的天象观测中发现了奇迹。他们看到天王星上,也有一条闪亮的光环!这一发现打破了学术界的沉默,在世界上掀起了一阵光环热,各国派出越来越多的航天飞行器去太空探秘。

1979年3月,美国的行星探测器“旅行者1号”,飞到距木星120万千米的高空,发现木星周围也有一条闪亮的光环。同年9月,“先驱者11号”在土星周围,又新发现两个光环,土星周围已经是三环相绕了。

地球曾有过光环吗

面对太阳系中其他大行星光环的相继发现,科学家们首先提出:“地球上曾经有过光环”的大胆设想。他们认为地球和其他行星一样,同在太阳系中,绕太阳运转,也应该有光环。这些科学家在地球上找到了许多地外物质,他们推测这些物质可能就是地球光环的遗骸。

光环是怎样消失的

地球上的光环是怎样消失的?美国航天局局长肖恩奥基夫推断是被阳光吹掉了。他说,太阳的光线可能像一股股涓涓细流,打在什么东西上,就对什么东西产生压力。在没有摩擦力的空间环境里,它在几百万年的时间里,足以把光环里的粒子吹离地球的轨道。

地球将来会有光环吗

根据奥基夫的推断,如果月球火山还保持活动的话,地球将来还会再度形成光环。对这位美国学者的观点,学术界的认识一直未能统一,他的观点遭到了许多人的反对。但这些反对者中,许多人对“地球将来还会有光环”的预见并没有异议。所不同的只是在形成地球光环的物质上。有人认为形成地球光环的物质,并不是奥基夫所说的由月球上火山喷入地球轨道的熔岩,而是在地球强大引力作用下月球崩落下来的碎片。

球状闪电之谜

1752年,美国的富兰克林在雷雨交加的荒野上做了一个著名的风筝实验,从而破除了上帝点火的迷信。

球状闪电俗称滚,它是自然界中的一种奇异现象。这种明亮而无声的火球,会在空气中慢慢地飘过,能持续几秒钟的时间。有时,它能穿过玻璃窗;有时,它可以飘进建筑物内。有时,它还会进入飞机舱内;有时,它可以在导线上滑动,遇人遇物后立即发生爆裂,造成伤亡、火灾等事故。

球状闪电的组成

人们注意到:每当球状闪电消失以后,往往会出现带有强烈的清新气味的浅褐色的烟雾。经过研究发现,浅褐色的烟雾可能是二氧化氮,而有清新气味的可能是臭氧。

1965年,前苏联的大气物理学家德米特里耶夫采集了球状闪电所经过地方的空气样品,然后在实验室里对这些空气样品进行分析。实验结果表明,样品中臭氧和二氧化氮的含量大大超过了正常值。

通过对烟雾、气味定量分析,结果表明,在火球内部很可能进行着某些化学反应。但到底是哪些化学反应,还没完全搞清楚。球形闪电的发光时间为何那么长,发光的机理又是什么,以及火球的能量从哪里来等,一系列的问题科学家们至今无法解答。

球状闪电的研究

但是,人们至今尚未在实验室中制造出真正的球状闪电,虽然已模拟出了极微型又短命的球状闪电。

事实上,所有的理论在球状闪电的复杂多变性面前,都显得那么单薄。一个真正的球状闪电理论应说明所有的现象,包括没有雷暴的情况和球状闪电持续很长时间,及球状闪电大如房屋的情形。而要说清这一切,需要更强大的理论。

有人认为,更有说服力的解释,应是接近冷聚反应领域,与等离子体现象相关的理论。更有人提出球状闪电和龙卷风一样,都是等离子团的现象。还有人设想,最佳的理论可能是把电磁学、电学和等离子及纳米理论综合起来的想法。

总之,球状闪电不仅有趣,而且包含了很多秘密。一旦了解了它的本质,对我们人类的生活或许会有深远的影响。或许,我们不仅能找到人体自焚和通古斯大爆炸的元凶,更能由此找到高效、清洁的新能源。

海底钻出新大陆

年轻的瑟尔赛岛

瑟尔塞岛是位于海平面以下130米的火山爆发形成的,1963年11月14日,它露出了海面。瑟尔塞岛是以挪威神话中火神名字命名的,在这座小岛形成过程中和爆发结束后,火山科学家一直在对它进行大量地研究。后来,于各种生命在这座最初荒芜的小岛上逐渐繁盛起来,它开始慢慢引起植物学家和生物学家们的极大兴趣。导致瑟尔塞岛形成的海下火山口是韦斯文尼查水下火山系统,它被称作大西洋中脊海床裂缝组成部分的一部分。1973年,韦斯文尼查火山系统还引起黑迈岛上著名的艾尔菲火山爆发。瑟尔塞岛火山爆发还导致该火山链上形成了其他几座小岛,不过它们大部分很快就被侵蚀掉了。

最大的冰岛

要说面积最大、资格最老的由海底钻出的陆地,那则非冰岛莫属了。在一亿多年前,当北美洲和欧洲分离开来,大西洋诞生不久,幼年的冰岛就从海底的裂缝里钻出海面了。之后,不断喷发的火山使它成长壮大,还给它带来丰富的地热资源。目前,冰岛面积10.3万多平方千米,最高点华纳达尔斯火山海拔2119米。火山温泉广布,首都雷克雅未克主要靠地热为能源,是世界著名的“无烟城市”。冰岛有100多座火山,以“极圈火岛”之名著称,其中有活火山40座至50座。主要的火山有拉基火山、华纳达尔斯火山、海克拉火山与卡特拉火山等。

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