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土

我們的調(diào)查始于晴朗條件下對(duì)地球進(jìn)行的觀測(cè)，這一過(guò)程持續(xù)了四個(gè)月的時(shí)間。這些照片是由NASA的中分辨率成像光譜儀(MODIS)所拍攝的。這個(gè)地球看起來(lái)如此眼熟，人類幾千年的歷史舞臺(tái)就是在這些大陸與海洋上展開(kāi)的——而如今的陸地與海洋的形態(tài)只不過(guò)是漫長(zhǎng)地質(zhì)演化過(guò)程中的一瞬。它們只存在了不超過(guò)400萬(wàn)年的時(shí)間，還不足地球壽命的0.01%。

讓我們把視角拉近一些，更多的往事會(huì)由此浮現(xiàn)。地球45.7億年的漫長(zhǎng)歷史可以經(jīng)由散布在地殼上的多種巖石紋理進(jìn)行重構(gòu)——在那些地方，層層疊疊的沉積層用自己的方式書(shū)寫(xiě)著地球的編年史。

地質(zhì)學(xué)家試圖通過(guò)分析巖石來(lái)破解地球歷史的密碼。然而幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，他們的收獲卻寥寥無(wú)幾。伴隨著地質(zhì)錘的叮當(dāng)敲擊，硬砂巖、輝長(zhǎng)巖和片麻巖等巖石被成功地描述、分類，但是地質(zhì)學(xué)卻無(wú)法洞悉更多的奧秘：我們可以讀到這部地球史

的全部?jī)?nèi)容，但卻無(wú)法明白其中每個(gè)字的含義。

直到最近的40年，我們才對(duì)這些扭曲的巖石有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。解讀這部地球史的關(guān)鍵，正是被譽(yù)為地質(zhì)界統(tǒng)一理論的板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)。正如所有的理論那樣，板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)可以且精妙地解讀所有地質(zhì)學(xué)現(xiàn)象的起源和信息——從高山的升起到深海的形成。這一理論的形成對(duì)于科學(xué)的革命性影響，不亞于哥白尼在那個(gè)年代提出日心說(shuō)而對(duì)天文學(xué)造成的沖擊。實(shí)際上，板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)與日心說(shuō)恰恰是我們從兩個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí)地球演化的重要突破。

概括地說(shuō)，板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)提出：薄薄的地殼(或巖石圈)是漂浮在地幔上的，并且分裂為了15塊碎片(即板塊)，每個(gè)板塊都可以自由活動(dòng)，并且有三種與相鄰板塊互動(dòng)的模式：匯聚(兩個(gè)板塊共同擠壓另一個(gè)板塊)、背離(兩個(gè)板塊互相遠(yuǎn)離彼此)、轉(zhuǎn)換(兩個(gè)板塊互相滑過(guò))。這幾種簡(jiǎn)單的模式引出了幾乎所有的地質(zhì)學(xué)關(guān)系：匯聚型板塊堆起高山，引爆火山，并挖出深深的海溝；背離型板塊創(chuàng)造大洋中脊，最終，新的大洋得以形成；轉(zhuǎn)換型板塊則制造地震。學(xué)界認(rèn)為，所有這些活動(dòng)的能量來(lái)源都來(lái)自地核——一個(gè)居于地球核心位置、直徑約為8km的鈾質(zhì)金屬球。一連串核裂變反應(yīng)噴發(fā)出的熱量驅(qū)動(dòng)著眾多的地幔對(duì)流圈，它們舔舐著脆弱的巖石圈，并為板塊移動(dòng)提供動(dòng)力。

一輪又一輪的構(gòu)造為巖石圈帶來(lái)了生氣——所謂的巖石也不是一成不變的。在空間軌道上，我們擁有最的欣賞視角：在硝煙彌漫的板塊構(gòu)造之戰(zhàn)中，茫茫群山位于戰(zhàn)斗的及時(shí)線；在反方向的海岸附近則矗立著大量走失已久的山丘，訴說(shuō)著它們?cè)?jīng)作為盤(pán)古大陸或古岡瓦納大陸的光榮歷史。

作為歷經(jīng)10億年的構(gòu)造與侵蝕之戰(zhàn)的老兵，前寒武紀(jì)花崗巖在大陸中間簇成一團(tuán)；在戰(zhàn)爭(zhēng)中陣亡的火山火成巖化石覆蓋在荒漠之上。這幅生機(jī)勃勃的地質(zhì)畫(huà)卷是地球上獨(dú)有的風(fēng)景，太陽(yáng)系其他成員的構(gòu)造系統(tǒng)早已停滯。

在利用板塊構(gòu)造獲知行星過(guò)去的同時(shí)，我們還可以推斷行星的未來(lái)：非洲將進(jìn)一步逼近地中海，并將從加迪斯到卡拉奇一帶的沉積巖中構(gòu)造出一連串山峰；當(dāng)南極洲一寸一寸地努力想要與澳洲復(fù)合的時(shí)候，澳洲大陸卻即將投入東南亞的懷抱；在海床的誕生改變海洋之后，以及在它自己開(kāi)始閉攏之前，為大西洋的繼續(xù)膨脹買(mǎi)單的是太平洋的日益萎縮。距今2500萬(wàn)年前，板塊構(gòu)造的輪回把所有的大陸重新聚集在一起。這一過(guò)程和把盤(pán)古大陸分開(kāi)所花費(fèi)的時(shí)間一樣長(zhǎng)。但是構(gòu)造的雕琢只是決定地球景觀的一部分因素；為了講清事情的來(lái)龍去脈，我們需要了解更多。

水

阿瑟 克拉克(《2001太空漫游》的作者，著名科幻小說(shuō)家。——譯者注)曾經(jīng)感嘆道：“我們將自己居住的行星命名為地球是多么不恰當(dāng)，相反，我們應(yīng)該稱其為水球。”

地球的水圈是整個(gè)太陽(yáng)系的奇跡。1.36億立方千米的水重達(dá)百萬(wàn)兆噸，覆蓋了地球70%以上的表面。不考慮地形的因素，將這些水均勻地覆蓋在地球表面，平均水深將達(dá)到2500m。據(jù)我們目前所知，還未有任何星球的表面擁有如此巨量的液態(tài)水。即使有的行星表面下儲(chǔ)藏著水，其儲(chǔ)量也無(wú)法與地球相比。最近的試驗(yàn)結(jié)果表明，在我們地球的地表之下，還儲(chǔ)存著相當(dāng)于地表水總量5到10倍的水。

水是如此的普遍，以至于我們常常會(huì)忽視它神奇的特性。首先，它是一種能夠在自然界中以三種物態(tài)——固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)——共存的物質(zhì)。其次，固態(tài)水的密度要小于液態(tài)水，這與我們關(guān)于物態(tài)變化的基本常識(shí)相違背。正是由于具備了這些難以察覺(jué)卻又非常重要的特征，水才能夠在地球生物的起源、進(jìn)化和生存各個(gè)方面扮演極為重要的角色。毫無(wú)疑問(wèn)，沒(méi)有水，我們的地球?qū)⒉辉龠m宜居?。汉Ｍ跣浅錆M甲烷的天空或許也可以落下鉆石雨，但是就生命而言，地球降水帶來(lái)的H2O是更為寶貴的恩賜。

水是地球最為古老的特征。38億年以前，地球上就出現(xiàn)了水。但是對(duì)于水的來(lái)源，至今仍舊存在爭(zhēng)論。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，水只是由火山噴發(fā)出的蒸汽冷凝而成的。最近更多的猜測(cè)則認(rèn)為地球上的一部分水來(lái)自于冰凍的彗星碎塊。水的脈絡(luò)——江

河湖海——并非那么古老，它們伴隨著板塊構(gòu)造而出現(xiàn)。然而，水確實(shí)是地球最為古老的地質(zhì)特征。位于澳大利亞中部的芬克河，以4億年的年齡成為了世界上最古老的河流。令人感到驚奇的是，河流這種看似短暫的存在——如同赫拉克利特(另一位希臘先哲)曾說(shuō)過(guò)的“人無(wú)法兩次踏進(jìn)同一條河流”——其形成的時(shí)間卻要早于大部分山脈。河流長(zhǎng)壽的原因在于它一旦形成就不會(huì)受到板塊活動(dòng)的進(jìn)一步干擾。河流可以侵蝕掉任何擋在路上的障礙物?？屏_拉多河花了20億年的時(shí)間，在1600m的巖石上侵蝕出河道；與此同時(shí)，雅魯藏布江正在喜馬拉雅山間穿鑿。

相較之下，海洋則受到板塊構(gòu)造的支配。最古老的海床，其年齡也只有2億年——這是因?yàn)闃?gòu)成海床的巖石其實(shí)存在著一個(gè)固定的循環(huán)，巖石在大洋中脊生成的速率和巖石在海洋邊緣的海溝處消失的速率恰巧相等(海底擴(kuò)張學(xué)說(shuō))。一些更小的水體，例如內(nèi)海和湖泊，不單對(duì)地震極其敏感，還很容易受氣候變化的支配。受到這些因素的制約，它們的壽命往往極為短暫：這類水系中最為古老的就是俄羅斯的貝加爾湖，它有2500萬(wàn)年的歷史。

所以就讓我們圍繞地球的水圈進(jìn)行一次環(huán)球旅行吧。我們并不需要去關(guān)注尼羅河的源頭，或是尼日爾河流經(jīng)的路線。因?yàn)閮汕陙?lái)，歐洲的地理學(xué)家已經(jīng)做過(guò)太多的相關(guān)工作。如今我們從外層空間軌道向下望去，整條河流——經(jīng)過(guò)高地奔流入大海——可以完整地鋪展在我們眼前。我們可以追隨著亞馬孫河自安第斯山源頭到大西洋河口的日夜奔流，并為它巨大的入海徑流量——每秒鐘18.4萬(wàn)立方米——而贊嘆。這會(huì)一直持續(xù)，直到安第斯山崩塌為止。我們可以目擊咸海的衰退：擱淺的船隊(duì)就像一群死亡魚(yú)類的骨骼，躺在距離曾經(jīng)的海岸線60千米的地方。我們可以通過(guò)熱輻射追蹤溫暖的洋流：從溫暖的熱帶一路流向歐洲，將相當(dāng)于數(shù)以百萬(wàn)計(jì)發(fā)電廠所產(chǎn)生的能量輸送給歐洲北部海岸。

討論水圈，我們就不能繞開(kāi)地球上較高的一些山峰以及南北兩極。在這里，我們將會(huì)遭遇到水最為令人顫栗的狀態(tài)——冰。在僅僅1.8萬(wàn)年前，地球表面三分之一的面積都還覆蓋著冰。但是隨著全球變暖，冰蓋在融化，冰川則仿佛受到了驚嚇的野獸，快速地向高山退隱。但是氣溫如此劇烈的波動(dòng)只是地球最近4000萬(wàn)年中為期4萬(wàn)年左右的常規(guī)周期。冰川活動(dòng)周而復(fù)始，仿佛因果不爽。接下來(lái)，我們將在大氣層繼續(xù)我們的旅程。