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海面上漲、火山噴發、地震造山,怪地球膨脹就完事了?

人類對地球、宇宙永遠充滿幻想。

如果地球是一個不斷膨脹的球體,會發生什麼?

地表撕裂、山崩海嘯、風起雲湧……

慢著,這可不是驟息萬變的災難大片,也不是無厘頭的玩笑。

曾經就流傳著這樣一個學術假說,認為如今的地球形貌是由地球膨脹造成的。

地球像吹氣氣球一樣膨脹起來,情況也許不至於太糟糕。

只不過體積增大可能導致區域海拔上升,熱脹冷縮的原理下可能激發火山爆發……

有科學家表示地球膨脹還會造成地球萬有引力減小。

換言之,地球上包括人在內的所有物體都隨著地球膨脹而變「輕」(質量不變,重力減小)。

假如經過長久的膨脹,大陸極有可能被拆分成幾塊,而間隙會被海水填充形成海洋。

如此形成的格局畫面有點熟悉。

要是再加上一些外力,不就是造成大陸漂移了嗎?

這樣一來,地球膨脹似乎還能和大陸漂移學說扯上關聯。

其實在地質科學的發展進程中,這兩個學說確實曾有一段聯繫緊密的淵源。

照現在看來,大陸漂移學說已經被廣泛認可。

而地球膨脹說卻被遺留在了歷史長河裡,鮮有人知曉。

其實早在19世紀,地球膨脹說就已經有了萌芽的勢頭。

這一假說的支持者來頭還不小,其中就有生物界的標杆達爾文、物理學家特斯拉等著名科學家。

查理斯·達爾文

1834年,達爾文遠航到達南美洲,發現一處巨大區域的海拔在不斷上升。

怪誕的情形隨即引發了這群博物學家深刻的思考。

他的導師解釋說這是地殼的作用導致的。

而未知的空間與充沛的想像力反而打開了達爾文的腦洞。

他設想海拔上升也許是因為地球的體積正在增加。

這個想法在他腦子裡根植,一年來不斷延伸擴展。

他跋山涉水觀察地球萬物,對於地質有了自己獨特的見解。

一年間,地球體積會改變的假設不斷被他強化和補充。

如果這個假說成立,那麼地球當下的地形地貌也都有跡可循。

這套理論解釋得了海洋,山脈又怎麼說?

達爾文認為,地球曲線膨脹造就了安第斯山脈的形成。

雖然不全面,但一些特別球地形似乎都可以用地球膨脹來解釋。

這更加堅定了達爾文支持地球膨脹說的信心。

羅伯托·曼托瓦尼在達爾文的基礎上又進行了理論的拓展。

他認為原本的大陸是封閉的一個整體,在膨脹過程中才發生分離。

海洋區域的裂縫進一步擴張,使大陸逐漸相互偏離形成當今的形態。

就像穿著衣服的人快速變胖,最終把完整的衣服撐破為多塊破碎的布料。

他還認為頻繁發生的火山活動,是由於地球熱脹冷縮導致的。

1889年,曼托瓦尼正式提出了地球膨脹假說。

而此時也逐漸出現了大陸漂移的雛形。

直到1912年,德國地球物理學家阿爾弗雷德·魏格納提出了大陸漂移理論。

阿爾弗雷德·魏格納

魏格納認為地球上各自分開的大陸曾經合併成一個古老的超大陸。

他把這個超大陸命名為「盤古大陸」。

但是何種強大的力量才能讓盤古大陸分崩離析,裂解成當今的局面?

恰好當時流行的地球膨脹假說似乎很好地解答了這個疑惑。

於是兩種學說相輔相成,在成為科學共識的路上扶持前進。

地球膨脹說的支持者不斷增加,假說也得到了實例論證。

比如大陸漂移學說遇到了一個關鍵的問題。

科學家對地球模型進行簡單的重排操作,在球體模型上滑動相互隔離的陸地板塊。

他們嘗試將當今的陸地合併還原成設想的盤古大陸。

但他們發現,盤古大陸並不能完全重新復原在當今尺寸的地球上。

在陸地的邊緣,大多會出現無法解釋的間隙或者重疊部分。

這時候地球膨脹說的支持者們紛紛跳出來幫忙。

他們的觀點是,如果地球縮小至現在的60%,就能無縫融合在一起。

為什麼是60%?這個數據也不是空穴來風。

20世紀30年代,德國一位地球物理學家希爾蓋伯格用一個模型給出了證明。

他在不同大小的木質小球上排列大陸,重新擬定了一個一個縮小至60%的「遠古」地球模型。

後來模型愈加精緻,再加上計算機模擬,地球模型也就更加清晰。

但這個60%的縮小版地球卻飽含爭議。

年輕與年邁的奧特·克里斯托夫·希爾蓋伯格

假如地球以如今60%的大小膨脹而來,那麼地球起源以來又是怎樣的變化歷程?

地球現在的平均半徑是6371千米。

45億年前的前寒武紀時期,地球半徑只有現值的60%,約3822.6千米。

到了侏羅紀時期,地球半徑膨脹至現值的80%,約5096.8千米。

但顯然,這些推測的數據後來都被現代測量的真實數據擊潰。

這是地球膨脹說空前活躍的時期,卻再也沒有更多能立足的證據提出。

在這個時候出現了一個相對更靠譜的學說——海底擴張說。

地球膨脹的證據仍不充足,但科學家卻證明了海底的確在擴張。

美國地質學家哈里·赫斯發現了大洋中脊*中一種地幔對流現象。

*註:是一條大洋中延伸的海底山脈,現代地質學中認為是張裂性板塊邊界的一系列火山結構系統。

在大洋地殼中,洋中脊是運動最劇烈的部位,也是海底擴張的源頭。

高熱流的地幔岩漿不斷上涌,上升得到冷卻後形成新的洋殼。

新洋殼在洋中脊附近沉積,也推動著舊地殼遠離洋中脊。

然後,舊地殼在洋殼邊緣的海溝處潛入地幔,最終消亡。

以洋中脊為中心的大洋地殼因此向外擴張。

海底擴張的設想似乎給大陸漂移又提供了新思路。

大洋磁條帶的存在就是其最有力的證明。

在地球發展進程中,地球磁場的南北極曾經多次發生轉變。

而地殼岩石也會隨著調轉而重新被磁化。

所以每倒轉一次,新生的洋殼都具有當時的磁條方向。

於是以洋中脊為中心,兩側交替形成對稱排列的磁條帶。

最老的海底侏羅紀時期,根據磁帶寬度計算存在年限2.2億年,與實際十分相符

洋中脊把盤古大陸分割開,間隔區域成了大洋地貌。

而遠離洋中脊的地殼相對穩定,所以保持了原本的陸地性質。

這也形成了構造不同的大陸地殼與大洋地殼。

這一系列的地質證據促使海底擴張說成為主流學說。

大西洋中脊

到了20世紀60年代,以海底擴張為理論依據的板塊構造說強勢崛起。

1968年,法國的勒皮雄首次將全球地殼劃分為太平洋板塊、亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、印度洋板塊和南極洲板塊六大板塊。

板塊之間的聚合、張裂與錯動三種運動方式共同影響地貌形成和地質變化。

而地幔對流則是板塊運動的主要驅動機制。

板塊區域與火山爆發位置

於是板塊運動與地球膨脹成了完全對立的兩種假說。

而不斷湧現的證據表明,板塊構造說顯然上風。

地球膨脹說逐漸沒落,被打擊成「偽科學」並埋藏在歷史的運河裡。

解釋大陸漂移現象的地質學理論,也變更為了板塊構造論。

地殼板塊作用力

海底持續擴張,難道不會導致地球膨脹嗎?

會,但地球半徑平均每年大概只增加一根頭髮的厚度(約0.1毫米)。

2011年NASA採用高精度空間大地測量工具,測得這個數據。

所以嚴格來說,在測量不確定性範圍內,目前的地球並沒有變大。

而在此之前,我國也有研究者分別觀測計算南北半球的體積變化。

早在上世紀末,中科院地學部就從實際數據中得出結論:

在過去幾百萬年里,地球總體僅有輕微膨脹,半徑擴張每百萬年小於200米。

這徹底破除了地球膨脹說的理論壁壘。

但也正是因為地球的穩定,才讓生命存在有更大的可能。

為海底擴張說做出巨大貢獻的Warren Cray和Klaus Vogel

地球膨脹的幻想最終被現代測量技術給擊得粉碎。

但不得不說,在地質科學的發展中,地球膨脹說也不失為一個啟發性的思路。

起碼它也曾給大陸漂移學說助了一把力。

而如今回顧這門偽科學也許充滿諷刺,但當時科學家做出的探索努力不可磨滅。

*參考資料

Expanding Earth. Wikipedia.

Stephen Hurrell. Earth expansion: mainscientific evidence[J]. Dinox.org, 2018.01.27.

Meg Neal. We"ve Been Wrong Before: TheExpanding Earth Theory[J]. Popular Mechanics, 2018.08.03.

許浚遠, 程智, 毛克彪, et al. 地球膨脹的極限:45億年不超過450公里[J]. 全球變化- 楊學祥工作室, [2](1.).

Sudiro P. The Earth expansion theory and its transition from scientific hypothesis topseudoscientific belief[J]. History of Geo- and Space Sciences,5,1(2014-06-20),2014, 5(1):135-148.

鄒為雷, 張婉. 大洋磁條帶的奧秘[J]. 地調局航空物探遙感中心, 2017.12.21.

AlanBuis, Whitney Clavin. NASA Research Confirms it"s a Small World, After All[J].NASA, 2011.08.16.

作者系網易新聞·網易號「各有態度」簽約作者

內容為【SME】公眾號原創,未經授權禁止


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