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《树懒的故事》序(2)

2020年6月30日  来源:祖先的故事 作者:理查德·道金斯 提供人:huangtang13......

跨过大西洋中脊,我们继续这次东行之旅,一面朝非洲方向驶去,一面从沉积物下方抽取火山岩样本。我们现在注意到,岩石的年龄变化跟我们之前测量的结果呈现出镜像的关系。随着我们远离洋中脊,岩石越来越古老,这一趋势一直持续到非洲西岸,即大西洋的东面边界。我们的最后一块样品,就在离非洲大陆架不远的地方,年代属于早白垩世,跟它们在大洋西面、毗邻南美洲的镜像一模一样。实际上,整个序列都以大西洋中脊为轴呈现出对称的镜像。这种对称的程度甚至超出了放射性测年技术的精度。不仅如此,接下来要说的事情更有一种极致的优雅。

在《红杉的故事》里,我们将会遇见一种被称为树轮年代学(dendrochronology)的巧妙测年技术。年轮的存在是因为树木每年有一个生长期,并非每年的环境都同样有利于树木的生长,所以就留下了一个有粗有细的环形记号。在自然中,每一次偶然出现类似的指纹痕迹,都是自然对科学的馈赠,一旦遇到这样的机会,我们就要迫不及待地抓住它。我们何其幸运,火山熔岩在冷却固化的过程中,也留下了类似树木年轮的痕迹,尽管它的时间尺度大得多。原理是这样的:当岩浆还是液态时,其内部的分子就好像微型指南针一样,沿着地球磁场的方向整齐排列;当熔岩凝固成岩石,这些指南针当时的状态就被石化固定了下来。因此火成岩就好比一个磁性微弱的磁铁,它的极性则是一份凝固的记录,记录了岩浆固化时地球的磁场。这种极性很好测量,可以告诉我们岩石固化时地球磁北极的方向。

洋中脊两侧的磁条带(magnetic stripe)。黑色条带代表正常磁极,白色条带代表逆转的磁极。地质学家把这些条带归为分别由正常或逆转的磁极主导的磁间隔。弗雷德·瓦因(Fred Vine)和德拉蒙德·马修斯(Drummond Matthews)在1963年发表于《自然》杂志上的一篇经典论文最早指出这些磁条带的对称性可以作为支持海底扩张的证据。地壳和地幔坚硬的顶层部分被合称为岩石圈(lithosphere),被地幔下层半固体状软流圈(asthenosphere)的岩浆对流作用分向两边。磁条带的独特模式使我们可以追溯海床岩石的年代直至1.5亿前。更古老的海床则已经毁于板块俯冲。

幸运的是,地球的磁场曾经多次逆转,虽然间隔不定,但以地质时间的标准来看,它发生得相当频繁,其时间尺度在数万到数十万年间。你立刻就能意识到这有多么激动人心。随着两条传送带从大西洋中脊向东西两侧传动,测得的磁极会表现出不同的条带,代表着地球磁场的逆转,而当时的地磁情况就这样被固化保存在岩石中。东西两侧的条带模式将会是精确的对称镜像,因为两组岩石来自洋中脊的同一次喷发,当它们是液态时,也曾受到同一个磁场的影响。因此,我们有可能将两侧的条带精确地一一对应起来,对每对条带进行年代测定(当然它们属于同一年代,因为当初它们是一起从洋中脊喷涌而出的岩浆)。在所有大洋底部的扩张区两侧都能发现同样的条带样式,尽管镜像对称的条带之间的距离会有差异,因为不是所有传送带都以相同速度移动。你不能指望比这还有说服力的证据了。

实际情况更为复杂。海床上的平行条带的样式并非简单连续的蜿蜒南下,毫不中断。实际上有大量的破碎地带,即“缺陷”(fault)。我刻意选择南纬10度线作为我们的履带拖拉机的行驶路线,是因为在这个纬度上碰巧不会经过任何缺陷地带。若是换一个纬度的话,当我们时不时经过缺陷地带时,年代渐变的序列就会被打破。但是从整个大西洋海床的地质图上,可以很清楚地看到这种平行等时线的整体图景。

那么,关于板块运动的海底扩张学说的证据可谓非常坚实了,而对各种板块运动事件(比如某两个大洲的分离)的年代测定,以地质年代的标准来看,也是准确的。板块运动学说是整个科学史上最顺利的,也是最一锤定音的革命之一。

树懒

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