兩極科學(xué)之謎

位夢(mèng)華

兩極的居民與生物

中國(guó)有個(gè)北極村，那就是黑龍江的漠河。它是中國(guó)最靠北的地方，但離北極圈還有一千多千米。從漠河往北，穿過(guò)北極圈，進(jìn)入西伯利亞北部的廣袤地土，才算進(jìn)入了北極。

和南極不同的是，北極最冷的地方不是在北冰洋的中心地區(qū)，甚至也不在北極圈以內(nèi)，而是在西伯利亞?wèn)|部的奧伊米亞康，位于北緯63°16.2′。1885年2月其以零下67.7℃的正式紀(jì)錄獲得北半球“冷極”的稱號(hào)，1964年1月又測(cè)得了零下71℃的低溫。在那種情況下，魚(yú)一釣出水面，馬上就凍成冰棍兒。但是，這比南極的最低氣溫紀(jì)錄還要高一些。1960年8月24日，在南極中心地區(qū)測(cè)得的最低氣溫為零下88.3℃。在那種情況下，一碗開(kāi)水潑到空中，落到地上就變成冰雹。當(dāng)然，地球表面也許還有更冷的地方，不過(guò)是人類沒(méi)有到達(dá)或者還沒(méi)有氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)而已。

南極大陸是地球上最孤立的大陸，它離最近的大陸南美洲也有一千多千米。而且，整個(gè)南極大陸幾乎都在南極圈以內(nèi)，終年為冰雪所覆蓋，古代人類赤身裸體，不可能到達(dá)那里，所以南極沒(méi)有土著居民。而北極中心是大洋，周邊是陸地，且與南方的陸地連在一起，所以北極有土著居民。北極的土著居民，從西伯利亞諸民族到北美洲的愛(ài)斯基摩人都是黃種人。他們是從中亞地區(qū)遷移過(guò)去的，和我們是同一個(gè)祖先。其中，最有特色的是愛(ài)斯基摩人，他們也許是世界上最強(qiáng)悍的民族。而居住在歐洲北極地區(qū)的拉普人，自稱薩米人，雖然看上去具有白人的血統(tǒng)，但同樣也有蒙古人種的基因。

北極和南極還有一個(gè)不同之外，那就是生物。北極的生物種類繁多。陸地上最大的動(dòng)物是麝牛，其次是馴鹿、狼、狐貍和旅鼠，還有大量的植物和昆蟲(chóng)；海洋中最大的動(dòng)物是鯨，還有海象、海豹和各種魚(yú)類及蝦類。當(dāng)然，北極最著名的動(dòng)物是兇猛異常的北極熊，被稱作“北極之王”。北極熊本來(lái)是陸地動(dòng)物，是從棕熊進(jìn)化而來(lái)的。但它們的家在北冰洋的冰蓋上，主要以海豹為食。有時(shí)候，北極熊也到陸地上來(lái)找東西吃。熊媽媽則要到陸地上雪厚的地方挖一個(gè)洞，在里面生兒育女。

除了北極熊以外，北極最可怕的生物是蚊子。它們個(gè)子很大，成群結(jié)隊(duì)，像是轟炸機(jī)，而且不怕死，見(jiàn)了人就猛撲過(guò)來(lái)，輪番進(jìn)攻，前仆后繼，再厚的衣服也能叮進(jìn)去。

南極半島除了最北端之外，沒(méi)有開(kāi)花植物，只有最低等的植物苔蘚和地衣。而在為巨厚的冰川所覆蓋的南極中心區(qū)，連苔蘚和地衣也沒(méi)有，只能找到極個(gè)別的細(xì)菌。南極陸地最大的動(dòng)物是種螨蟲(chóng)，身長(zhǎng)只有2 ～3毫米，一年中有300多天被凍成冰棍兒睡大覺(jué)。而在周圍的大洋里，則有各種各樣的鯨、海豹和大量的磷蝦。當(dāng)然，南極最著名的動(dòng)物是企鵝，被戲稱為“南極居民”，看見(jiàn)人就會(huì)跑過(guò)來(lái)，看看你在干什么。

大陸與海洋的起源

沿北冰洋岸邊散步，有兩種東西到處都是，一是大大小小的鵝卵石延綿無(wú)窮；二是各種各樣的白色漂木比比皆是。這些東西是從哪里來(lái)的呢？

石頭來(lái)自深山，這是毫無(wú)疑問(wèn)的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途沖刷和搬運(yùn)，才成了現(xiàn)在這種樣子。然而，北極不長(zhǎng)樹(shù)木，怎么會(huì)有木頭呢？唯一的解釋就是從遙遠(yuǎn)的南方漂流過(guò)來(lái)的。在過(guò)去，愛(ài)斯基摩人就是靠這些木頭來(lái)取暖做飯，構(gòu)筑房屋的?，F(xiàn)在，已經(jīng)有了電和煤氣，沒(méi)有人再去揀這些木頭。它們只能靜靜地躺臥在岸邊，有的是整棵的樹(shù)干，有的是破木斷枝，都已經(jīng)浸泡得變成白色，隨時(shí)都在提醒著人們，大海和陸地有著密切的聯(lián)系。

然而，無(wú)論是卵石還是漂木，它們之所以來(lái)到北極，則完全是水的功勞。那么，這浩瀚的大海，汪洋的水體又是從哪里來(lái)的呢？據(jù)地質(zhì)學(xué)家說(shuō)，地球上的水可能是從石頭里釋放出來(lái)的。

原來(lái)，地球上有大量其成分中含有水的巖石，如含水的硅酸鹽類，是在地球冷卻的過(guò)程中逐漸形成的。后來(lái)，可能是在地球形成最初十億年的后期，含在巖石里的水便以液態(tài)形式漸漸釋放了出來(lái)。水往低處流，并在地球表面低凹的地方積聚起來(lái)，越積越多，浩瀚無(wú)邊，形成了今天所看到的覆蓋地球表面3/4的巨大水體。

那么，地球上怎么會(huì)有陸地和海洋之分呢？這是因?yàn)?，地球在形成初期，由于重力分異作用，重的成分下沉而輕的成分上浮。所以，有些硅酸鹽性淺色的物質(zhì)就浮上表面，形成一層外殼，最典型的就是花崗岸。但是，這層外殼的厚度并不是均勻的，有些地區(qū)的地殼厚，因而突出出來(lái)，這就是最初的陸地。而在另外一些地方，由于地球內(nèi)部的物質(zhì)仍需要不斷地外溢，所以一些硅鎂性深色的物質(zhì)，通過(guò)一些長(zhǎng)長(zhǎng)的裂縫，從地幔中不斷涌出，并向兩側(cè)推展，形成了一些洼地，這就是最初的海洋。最典型的就是玄武岸，這是構(gòu)成海洋地殼的最基本的巖石。當(dāng)從巖石中分離出來(lái)的水，漸漸充滿這些洼地的時(shí)候，地球上的陸地和海洋就最后形成了。這一過(guò)程大約用了十億年。

原來(lái)，研究地球的科學(xué)家認(rèn)為，地球上的陸地和海洋都是固定不變的，從它們形成的時(shí)候起，一直停留在原地，就是現(xiàn)在這個(gè)樣子，這叫做“固定論”。后來(lái)，科學(xué)家們終于認(rèn)識(shí)到，事實(shí)并非如此，結(jié)果就導(dǎo)致了地球觀的一場(chǎng)革命。有一個(gè)人在這場(chǎng)革命中起到了至關(guān)重要的作用，他就是魏格納。

魏格納與大陸漂移

科學(xué)并不神秘。在我們司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象中，往往就包含著極其深刻的科學(xué)道理。一些偶然的發(fā)現(xiàn)，常常就會(huì)揭示出某種普遍的規(guī)律。在中世紀(jì)的地理大發(fā)現(xiàn)之后，人們終于可以把各大陸的輪廓比較準(zhǔn)確地繪到地圖上，于是便看到了一個(gè)極其有趣的事實(shí)，即大西洋兩岸的陸地，凹凸對(duì)應(yīng)，大小一致，就像是一張報(bào)紙，被撕成兩半似的。然而，雖然許多人都注意到了這一現(xiàn)象，卻并沒(méi)有把它當(dāng)回事。

早在1620年，就有人提出，根據(jù)大陸的形狀來(lái)看，南北美洲有可能和非洲及歐洲大陸曾經(jīng)連接在一起。因?yàn)闆](méi)有實(shí)際資料作依據(jù)，所以不了了之。到了19世紀(jì)末期，由于地質(zhì)資料愈來(lái)愈豐富，有人又重新提出了這一猜想。因?yàn)槟习肭蚋鞔箨懮系膸r石非常一致，地層非常接近，將它們拼湊到一起即可構(gòu)成一塊單一的大陸，稱之為岡瓦納古陸。但這一猜想因資料有限，證據(jù)不足，并沒(méi)有引起足夠的重視。

進(jìn)入20世紀(jì)以后，地球科學(xué)的積累已經(jīng)達(dá)到了從量變到質(zhì)變的程度，人們的觀念正面臨著一場(chǎng)新的變革，魏格納應(yīng)運(yùn)而生，再一次舉起了大陸漂移這面旗幟。

魏格納，1880年11月1日出生在德國(guó)。長(zhǎng)大之后成了一名氣象學(xué)家，但卻對(duì)地質(zhì)和地球物理學(xué)有著濃厚的興趣。1912年，在一次演講中，他正式提出了大陸漂移的假說(shuō)。他認(rèn)為，既然地球的物質(zhì)在重力，即磁力的作用下能夠發(fā)生垂直流動(dòng)，那么在水平力的作用下，它同樣應(yīng)該能夠沿水平方向移動(dòng)。但是，要使如此巨大的大陸塊體沿水平方向漂移，沒(méi)有一種相當(dāng)巨大的能源作動(dòng)力是絕對(duì)不可能的。而在魏格納的時(shí)代，由于條件所限制，這種力量是無(wú)論如何也想象不出來(lái)的。

為了支持自己的觀點(diǎn)，魏格納收集了大量的證據(jù)，如大西洋兩岸多得驚人的化石、巖層和地質(zhì)構(gòu)造的相似性及親緣關(guān)系。1915年，魏格納發(fā)表了他的名著《大陸與海洋的起源》，在地質(zhì)界引起了軒然大波，爭(zhēng)論長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)。直到20世紀(jì)50年代初期，海洋地質(zhì)學(xué)家在研究洋底地形的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，在所有大洋的中部，都有一條連綿不斷的海底山脈，長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)千米。人們把這些海底山脈叫做大洋中脊。測(cè)定了大洋中脊大量巖石標(biāo)本的絕對(duì)年齡以后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有的大洋中脊都很年輕，都是在大約1.35億年以前開(kāi)始的白堊紀(jì)之后形成的。后來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更加奇怪的現(xiàn)象，即從中脊往外，巖石的年代越來(lái)越老，而巖石的磁性則成明顯的條帶狀分布，而且是對(duì)稱的，于是提出了海底擴(kuò)張的假說(shuō)。而海底擴(kuò)張，正是大陸漂移的原動(dòng)力。由此產(chǎn)生了板塊運(yùn)動(dòng)的概念。

海底擴(kuò)張和板塊運(yùn)動(dòng)，給了大陸漂移的觀點(diǎn)以強(qiáng)有力的支持。魏格納的學(xué)說(shuō)終于取得了決定性的勝利。