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海底1267米核试验显示,达尔文200年前的脑洞是对的

送交者: 男人魅力[♂★★★★重归宁静★★★★♂] 于 2020-08-01 3:45 已读 2521 次 6赞  

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马绍尔群岛(Marshall Islands),位于广阔的中太平洋,是世界著名的珊瑚群岛。

1946~1958 年间,美国在此进行过67次核试验,并做了一系列探测工作。 他们往海底钻孔,最深的一个足有 1267 米。 这些孔至今仍在,如果有机会去那里的话,你会看见最深的这个钻孔边还插了一个小牌子,上面写道:达尔文是对的!

钻孔者和达尔文都没想到,20世纪中叶进行的这项核试验,竟然验证了达尔文他老人家在200年前提出的一个假说——珊瑚岛究竟是怎么产生的。




初见珊瑚岛

1831年,22岁的达尔文作为博物学家,参加了英国皇家军舰「小猎犬号」去南美洲的考察工作,历时 5 年。 这次考察,最终催生了基于「自然选择」原理的进化论。 但这不是达尔文对科学的唯一贡献,恐怕也不是最令他心满意足的发现——要说后者,那非他的珊瑚岛理论莫属。


空中俯瞰埃梅奥岛 |。 Nathan Hughes Hamilton / Flickr。


1835年底,「小猎犬号」到达位于南太平洋的塔希提岛(Tahiti),这里四周被珊瑚礁环绕。 在距离塔希提岛 17 公里远的地方,达尔文第一次见到了珊瑚岛——埃梅奥岛(Eimeo):

埃梅奥岛座落在蓝色的海洋中,它高耸崎岖的顶峰上,厚厚的白云堆砌起来,在蓝天上又形成一座岛。 除了一个小的出口,埃梅奥完全被珊瑚礁包围。 从这么远的地方望过去,只能看见一条细窄但清晰亮丽的白线,那是海浪与珊瑚壁交界处。 细窄的白线内,小岛从宽平如镜的潟湖中拔地而起;白线外,大海波涛起伏、幽暗深邃。 这个景色非常生动,可以恰如其分地比喻成一幅装在镜框里的雕刻:碎浪是镜框,平滑的潟湖是留白,岛屿本身则构成画面。

——《小獵犬號航海記》


埃梅奧島的珊瑚礁 | Kounilig / Wikimedia Commons


所有人都會被珊瑚島的美麗打動,但達爾文更感興趣的是珊瑚島的成因。 



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珊瑚島是由珊瑚蟲建造的,這些生活在海洋淺水裡的微小腔腸動物,會分泌鈣質的骨骼外殼,從而形成樹枝狀的珊瑚,常常鮮艷奪目。珊瑚蟲生活在前輩珊瑚蟲的骨骼之上,一代代地繁衍增生,骨骼堆骨骼,最終形成了珊瑚島。


達爾文採集的濱珊瑚屬珊瑚(Porites coral)標本 | 倫敦自然博物館藏品


但是,在汪洋大海之中、驚濤駭浪之下,小小的珊瑚蟲如何能夠從無到有地建造出如此龐大的工程呢?最初的生長無疑需要地基——可珊瑚蟲只能在最深 60 米的淺水裡存活,難道這些出現在廣闊大海之中的珊瑚島,都恰好有一個不到 60 米深的地基?

「憑空」產生的理論 

達爾文著手研究物種起源的問題,是因為先觀察到了南美洲生物隨環境和時間而變遷的各種現象。而他對珊瑚島成因的思考卻不一樣,是先有了「憑空」產生的理論,再找證據。

早在看到珊瑚岛之前,甚至是在「小猎犬号」起航之前,达尔文就已经开始琢磨这个问题了,而且一直在想。 他曾在给妹妹的信中写道:「我最近决定着重研究蛇纹石(一种绿色的硅酸盐矿物)或珊瑚石。 」除了科学兴趣,研究珊瑚礁的形成其实也是「小猎犬号」远航的一个任务:因为珊瑚礁常常隐藏在水下,会不时造成沉船事故。


大堡礁是世界上最大最长的珊瑚礁群 |。 Richard Ling/Wikimedia Commons。


或许正是因为珊瑚问题始终萦绕在脑子里,当「小猎犬号」到达南美洲之后,达尔文赞叹于安第斯山脉宏伟的雪峰;与此同时,关于珊瑚岛成因的理论也不期而至——而此刻,他甚至还未看到过珊瑚岛。




从安第斯山脉到珊瑚岛

安第斯山脉是世界上最长的山脉,纵贯南美大陆西部,从巴拿马一直延伸到智利;宏伟挺拔,许多山峰都在海拔6000米以上。 更重要的是,形成安地斯山脉的地壳运动迄今尚未结束,那里火山地震频繁,山脉的高度因之还在不断上升——就是这一点,触动了达尔文的灵感。


纵贯南美大陆的安第斯山脉 |。 NASA World Wind。


达尔文想到,既然地球外壳是一个整体,南美地势的上升,必然会造成别的地方下沉。 而下沉最可能的地方,或许是在海洋之中...... 这或许就是珊瑚岛形成的原因!

珊瑚生长的地基与海面的距离必须少于 60 米;达尔文指出,在珊瑚岛众多的太平洋和印度洋的最深之处,不可能存在那么多深度刚好的海下山峦或岩石堆。 但如果海上的火山岛发生了下沉,这个难题就迎刃而解了:当一座座火山岛慢慢地沉入水中时,供珊瑚生长的地基不就能够不断产生了?

具体而言,珊瑚岛大致分成三类:裙礁、堡礁和环礁。 达尔文认为,这三者的顺序产生,可能就是珊瑚岛的形成过程——


达尔文「沉降说」示意图:1~4分别为火山岛、裙礁、堡礁、环礁 |。 Lily's Art Studio。


裙礁 :



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珊瑚在绕火山岛的浅水里生长而成的就是裙礁。

堡礁:

如果裙礁的火山慢慢下沉,海面上只剩下一个小山尖,那么珊瑚就能在老珊瑚礁上继续垂直上长,从而维持珊瑚礁相对于海面的大致高度。 礁石与山峰之间因而形成潟湖相隔,这就变成了堡礁。

环礁 :

当堡礁的山尖继续下沉以致完全淹没,中间剩下一汪清水,这就是环礁了。 所以,我们看到的珊瑚岛,往往都是环形的。


位于太平洋东南部的波拉波拉岛上蓝色的潟(xì)湖,这里的潟湖是指珊瑚环礁所围成的水域 |。 Makemake / Wikimedia Commons。


两百年后,终于得到验证

达尔文的「沉降说」是关于珊瑚礁成因的第一个完整理论。 他不仅对这个理论充满信心,而且对获得这个想法的过程回味无穷。 「在看到真珊瑚礁之前,还在美洲的西海岸的时候,我就已经把整个理论想清楚了。 」这是把演绎法用到了极致,等他亲临珊瑚岛时,唯一需要做的只是验证和完善细节了。

但沉降说,仍然只是一个假说,达尔文并没有陆地下沉的证据。 在他之后的一百多年间,科学家们还提出了其它各种假说,争议不断。 最有名的是地质学家雷金纳德·戴利(Reginald Daly,1871~1957)的「冰山控制说」。 戴利认为,冰川的形成与融化造成了海平面的升降,而非陆地下沉,这才是珊瑚岛形成的原因。



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但在达尔文提出假说的200年后,沉降说因为一项海底探测工作而意外得到了验证——这就是文章开头提到的在马绍尔群岛进行的核试验。


1952年在埃尼托克进行的一次核试验 |。 arcweb.archives.gov。


当时在马绍尔群岛的埃尼托克(Enewetak)环礁,探测人员打了一个 1267 米深的钻孔,终于碰到了玄武火山岩基底——也就是说,珊瑚岛环礁的形成,的确是因为火山的沉降。 随后,70 年代出炉的「板块构造假说」,又为大洋底广阔地区的下沉现象做出了理论解释。 至此,关于珊瑚岛成因的主要方面就算有了定论:「达尔文是对的! 」


埃尼托克环礁,是非常典型的环状珊瑚礁 |。 NASA。


以《大白鲸》闻名的美国作家赫尔曼·梅尔维尔(Herman Melville)曾说:「跳蚤身上写不出伟大的作品。 」达尔文的看法恰恰相反。

如果说达尔文有一个信念的话,那就是「见微知著」。 他的「伟大作品」,也就是他的那些理论,往往是从观察最卑微的生物开始:跳蚤、蜘蛛、蚂蚁、蚯蚓、藤壶,当然还有珊瑚虫。 不仅如此,达尔文还强调,人类诸如千年遗址的那些最伟大作品,反而比不过这些小动物创造的杰作。 这是他对另一个珊瑚岛(法兰西岛)的描述:

在距岸边仅2200码的地方,用一条长7200英尺的缆线也够不到海底。 也就是说,该岛是一座挺拔的海下山,侧壁之陡,甚至超过最峻峭的锥形火山。 其飞碟状的峰顶有近十英里宽,虽然与很多潟湖岛比还算小的。 这样的一座山,从最小的颗粒到最大的岩石块的每一个原子都留下了生物活动的印记。 当旅行者告诉我们说金字塔和其它伟大的遗址有多壮观时,我们经常会为之震动,但跟形形色色的、微小柔弱的小生物建造的这些石峰相比,即使最伟大的遗址也微不足道。 这不是那种让人立即侧目的奇迹,但略加思考之后,它却成为心目中真正的奇迹。

——《小猎犬号航海记》


62岁的查尔斯·达尔文 |。 John van Wyhe。


达尔文坚信,即使是持之以恒的微小变化,假以时日,就能创造出奇迹。 沧海变桑田如此,物种进化也如此。 但珊瑚岛,无疑是他的渐变论中最精彩最漂亮的。

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