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發現大陸漂移的能量之源

1913年,英國地質學家阿瑟·霍爾姆斯(Arthur Holmes)在《地球的年齡》一書中陳述了地質年代學的基本原則。但直到1946年,他才通過比較鈾同位素的相對豐度,測定出地球的年齡在45億年左右。這不僅比帕特森為地球定年早了十年,還不用測定鉛元素的含量。1944年,霍爾姆斯另一部長銷不衰的作品《地質學原理》出版,影響了整整一代學子。他在書中邁出了革命性的一步,聲稱地球內部的放射性衰變所釋放的熱量會引發對流運動:深埋于地下的滾燙巖石會上升至地表,如同鍋里燒的熱水一樣上涌,冷卻的巖石則在自身重力影響下下沉。固態的巖石以肉眼無法覺察的速度不斷涌動,形成巖石流,使各個大陸板塊在地球上漂移,這就是我們如今所知的“板塊構造”理論。然而彼時只有為數不多的人支持大陸漂移說,阿瑟·霍爾姆斯便是其中之一,因為他知道放射是地球的動力來源。戰爭結束之后,大陸漂移說仍然只是一個古怪而極富爭議的想法,因為沒有人知道它的原理。在此基礎上誕生的板塊構造理論,將經過兩個階段創立起來。

同位素

同一化學元素的不同核素互為同位素,它們具有相同質子數和電子數,但中子數各異。鈾3種同位素,每一種都具有放射性。它們的中子數介于125至150不等,核子數(質子和中子數量之和)在217至242之間。放射性同位素可以用來定年,它們在自然狀態下隨著時間的流逝會轉變成其他同位素。借助質譜儀測出同位素的含量我們可以算出巖石的年齡。碳14(有14個核子)轉變成氮14需要大約5 700年,而鈾238轉變成鉛206需要45億年,這也就是地球的年齡。

另外,“二戰”時盟軍強迫商船在航行時測量海洋水深,測量數據統一集中至紐約哥倫比亞大學。年輕的地質學家瑪麗·撒普(Mary Tharpe)和準備博士論文的布魯斯·希曾(Bruce Heezen)利用這些數據繪制了一幅海床圖。幾年間,人們發現北大西洋中部綿延著一條前所未見的火山鏈。我們將在第二章拜訪此地。宏偉壯觀的火山鏈位于水下5 000至6 000米深的深海平原,最高可達深海平原以上3 000米,從冰島南部一直延伸到葡萄牙附近的亞速爾群島,甚至可能更遠……隨后,中大西洋、南大西洋、太平洋和印度洋的海床地圖接連發布:這條十年前還無人知曉的火山鏈其實環繞了地球一周。1948年,身為海洋學家、地球物理學家和地震學家的莫里斯·尤因(Maurice Ewing)推測,正是這條褶皺上的火山活動造就了這些大洋。因洋底火山活動而不斷生成的海床推動了大陸的漂移,海洋擴張理論由此誕生。

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