第5章 頭頂?shù)暮Q?1)
- 46億年的地球物語
- (美)約翰·H.布瑞德雷
- 4700字
- 2016-05-04 17:59:57
在大氣的海洋下,無論是人類還是鼠類,無論是有機的生命還是無機的巖石,都在各自的命運軌跡上前行。
一、月球上的平原
倘要找尋一片潔凈的土地,令其遠(yuǎn)離自然侵蝕與地質(zhì)抬升的紛爭,人們在當(dāng)下或許會想到使用數(shù)米長的天文望遠(yuǎn)鏡或者愛因斯坦的假說進(jìn)行估測。事實上,那片凈土遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有想象的遙遠(yuǎn)。在那里,由于缺少大氣的孕育,侵蝕之力無從談起。遠(yuǎn)古時代地質(zhì)抬升的留痕依然清晰可見。然而,可以確信,地下深處的巖層與土地的表面一樣波瀾不驚。科學(xué)的鷹眼四處探尋,卻無法找到一片更加沉寂的土地。這里是月球,這里的舞臺沒有戲劇上演。
一些天文學(xué)家相信,他們在月球表面觀測到了些許低等植物,以及降雪留下的短暫痕跡。倘若能確認(rèn)以上觀測現(xiàn)象中的任何一項,便可以證明月球大氣的存在。與此同時,另一些天文學(xué)家并沒有觀測到這些跡象。盡管如此,所有天文學(xué)家都能確知的是,地球上那些由大氣驅(qū)動的力量并未涉足月球,月表景觀的主要特征也已證明空氣尚未存在于此。
當(dāng)我們從望遠(yuǎn)鏡中窺望滿月的盛景,月中仙子的膚色便會憾失平日的靚麗。《格列佛游記》中,大人國主婦的臉上布滿了雀斑。如今人們發(fā)現(xiàn),月中仙子的面容也一樣慘遭玷污。大大小小的坑口不僅落在仙子的臉上,也落在月球的每一個角落,直讓人想起擴散開來的天花,悉數(shù)有數(shù)十萬之多。現(xiàn)代人普遍認(rèn)為這些坑口是死火山的火山口,就連許多科學(xué)家也堅持這種假說。然而,即便火山口的假說成立,月球上的火山口也與地球上的火山口差別迥異。后者普遍窄小、深邃,前者則顯得寬大、粗淺。另一些天文學(xué)家則持不同觀點。他們認(rèn)為月球曾一度被籠罩在一片灼熱之中,那時,縱橫流淌的巖漿泛起充盈著火山灰的液泡,液泡四處爆裂,便形成了大大小小的坑口。此外,更多的天文學(xué)家將凹凸不平的地表歸功于隕石和小行星的撞擊——它們在地表凝結(jié)脆化之前抵達(dá)月球,并且引發(fā)了一場場爆炸。
上述觀點究竟孰是孰非,似乎已經(jīng)無關(guān)緊要。月球上的大小坑口默然佇立,不知經(jīng)過了多少年。不會有風(fēng)和流水去磨平它們的棱角,那堅持不懈地侵?jǐn)_地球表面的脫胎于大氣的掠食者無法在月球的一座座環(huán)形山上留下一鱗半爪的痕跡。它們孤單地綿延著,輪廓是那樣清晰,正如它們黑黢黢的影子一樣煢煢孑立。而在地球上,陽光會被大氣層散射、弱化,地面上的影子也因而變得稀疏散亂了。
在月球上,液態(tài)水無跡可尋。過去,人們曾將月表一些寬大平坦的區(qū)域誤認(rèn)為海洋。其實,那些只是巨大的平原罷了。在一片片平原的邊緣,聳立著名為阿爾卑斯、亞平寧、高加索和喀爾巴阡的綿綿山脈,以及它們嶙峋的尖峰。這些山脈與地球上的山脈相比,除了名字相同,幾乎沒有其他共通之處。它們不會遭受霜雪的侵襲,也沒有冰川和激流去撫平它們的坡度。粗粗看去,它們就像巖漿的噴流,凝固在爆發(fā)的那一瞬間。月球上的許多山脈都高至五英里。在地球上,能達(dá)到如此海拔的山脈屈指可數(shù),而具有如此陡峭形態(tài)的山脈根本無跡可尋。
人類一直夢想著開拓這片荒蕪的疆土。倘若他們能成功地發(fā)射抵達(dá)月球的火箭,一定會為月球上的種種現(xiàn)象感到饒富趣味。人類開發(fā)出了控制體內(nèi)壓強的技術(shù),以避免壓強差引起的組織爆裂;他們也解決了氧氣運輸?shù)膯栴},因而不會窒息。然而,溝通上的障礙還是難以處理——聲音無法在真空中傳播。在月球上,小至人類的發(fā)聲,大至火山爆發(fā)的咆哮,通通沒有存在的可能。月球上也沒有可以散射陽光的灰塵和水汽。于是,天空會是最深沉的墨黑色,星星晝夜不息地閃爍,亮晃晃的卻不會眨眼。破曉和夜落驟然而至,不再有黃昏時刻的美麗間隙。太陽則會盡情地閃耀著它的華彩,日冕每天都可以被觀測到,而這在地球上可是僅在日全食之時才能窺見的景觀。
經(jīng)歷了14個地球天的夜晚后,月球上的氣溫會下降到零下459華氏度,也就是空間上的絕對零度。在相似時間的晝長中,光照和熱量會毫無遮攔地射下來。但在地表氣溫升高,變得足夠怡人之前,熱量也會以地面逆輻射的形式反射回去。月球上的氣候并不能算得上是特別嚴(yán)酷。如果一位來自地球的訪客能夠經(jīng)受住氣溫的晝夜變化,他至少不會遭受暴風(fēng)雨的侵襲。正因為沒有大氣層,月球才得以幸免于大氣波動的侵?jǐn)_。
月球和地球間之所以存在著天壤之別,就在于后者隱蔽在大氣下,而前者則是一絲不掛地裸露在宇宙中。被我們稱為大氣的這件外衣包裹著地球,就像橘子皮包裹著晶瑩剔透的橘肉。大氣對地球的歷史意義,正在于其是地球自身構(gòu)造不可或缺的組成部分。歷經(jīng)世代滄桑,自然界的種種紛爭因大氣而起,也正因為這些紛爭,地球才成其為地球。
在大氣的海洋下,無論是人類還是鼠類,無論是有機的生命還是無機的巖石,都在各自的命運軌跡上前行。人們普遍認(rèn)為,大氣的厚度在50英里左右。距離地表50英里的地方,一定存在著一條模糊的邊界,彰示著稀薄的空氣將讓位于宇宙的虛空。與液態(tài)水的海洋一樣,大氣的海洋受熱不均。這是因為氣溫在很大程度上是受地溫影響的,而隨著季節(jié)的變更,地溫從赤道至兩極皆發(fā)生不均勻的變動。由于空氣的質(zhì)量和壓強會隨著氣溫的變化而變化,地溫不同的地方便會形成強烈的氣壓差,從而在近地面產(chǎn)生氣流。此外,水蒸氣也成為一個影響因素。它的密度比空氣小,無論在哪里成云致雨,都會進(jìn)一步擾亂各地的氣壓平衡,一些大氣運動也就應(yīng)運而生;地質(zhì)層面的各種循環(huán)演化也強化了大氣的騷動。通過這些與洋流運動類似的機制,大氣環(huán)流得以產(chǎn)生并得到了強化。
高空大氣相對于近地面大氣較為穩(wěn)定,這一點與深海極為相似。兩種海洋在地平線相接相會,它們的風(fēng)暴和咆哮卻也難以延伸到地平線以外太遠(yuǎn)的地方。云朵中海拔最高的纖云,在高空聚集的位置比珠穆朗瑪峰高不了多少。自此,空氣的特征倏然變化。從地面到高空一直穩(wěn)步下降的氣溫已經(jīng)不再下降,所有上升的氣流都已經(jīng)被大大冷卻,再也沒有繼續(xù)爬升的能量。它們最多只能是水平地運動。這里便是平流層(或者稱為高空)的開始。至于平流層究竟有多厚,至今還沒有一個確切的答案。
空氣在近地面更加活躍的屬性,極大地促進(jìn)了對地球面貌的塑造。通過大氣不同成分的作用以及大氣環(huán)流的運作,近地面的空氣得以對巖石圈進(jìn)行大刀闊斧的改造。盡管空氣的五分之四都由稀有氣體和氮氣組成,進(jìn)而導(dǎo)致空氣在化學(xué)性質(zhì)上被定性為不活躍,但由于剩下的五分之一主要由活躍的氧氣組成,空氣還是能在化學(xué)領(lǐng)域有所作為。二氧化碳也是十分關(guān)鍵的氣體。它僅占空氣體積的萬分之三,卻不成比例地完成了大量的地質(zhì)改造工作。在空氣的其他成分中,水蒸氣也在巖石圈演進(jìn)的歷史中扮演了重要的角色。
面對著各種氣體混合而成的大氣海洋,我們就生活在它的腳下。它不曾莽撞地奪人眼球,因而我們只能微弱地感覺到它的存在。然而,正是有了這片海洋的存在,才有了我們自身的存在。氧氣讓我們得以呼吸,讓我們的壁爐得以燃起溫暖的火焰。二氧化碳和水蒸氣編織出一片保護網(wǎng),使我們免于被晝夜的極端變化烤焦和凍僵的厄運。沒有大氣的遮蔽,崎嶇的荒原將遍布大陸,再也不會有承載著土壤和作物的良田美景。這個世界將無風(fēng)無雨,沒有冰川,沒有海洋,只剩下名為死亡的慘白的寂靜。
大氣賦予地球上的動植物以生命,也同樣以悲憫的情懷,賦予了非生命的物質(zhì)以運動變化的力量。毀滅和破壞是大氣給予地球最重要的禮物,如果不加阻攔地任其運轉(zhuǎn),地球上所有的巖石都會漸漸崩碎,最終消失在大洋深處。
二、地球的起源
在世人眼中,有關(guān)地球起源的歷史事件一直是模糊不清的。作為一個獨立的星體,地球生涯的早期階段成了一個謎。科學(xué)家們眾說紛紜,卻只是令迷霧越發(fā)濃重。學(xué)界普遍認(rèn)為,地球和它的姐妹行星都脫胎于太陽。借由一顆途經(jīng)的行星所產(chǎn)生的強大引力,地球從母體太陽中分裂出來,就此誕生。而科學(xué)家們所爭論的焦點則在于,地球誕生之后的5億年間又發(fā)生了什么。一種比較流行的理論認(rèn)為,地球的氣體雛形在離開母體后迅速冷凝,變?yōu)橐粋€約為成熟地球體積十分之一大小的球體。同時,太陽還以同樣的方式塑造了許多其他球體,它們都被作為日后地球的內(nèi)核的球體所吸引聚合,從而使內(nèi)核日漸成長。
在內(nèi)核成長的過程中,地球的質(zhì)量逐漸增大,一直達(dá)到可以吸引足夠多的氣體來組構(gòu)大氣層的程度。一些相對較重的氣體分子可能最早被吸引到地核的外圍,或者,它們一開始就存在于地核表面。一些隕落的固體物質(zhì)的撞擊所產(chǎn)生的熱量也會釋放出額外的氣體。人們已經(jīng)了解到,現(xiàn)今墜落的隕石遇熱會散發(fā)氣體,過去的隕石應(yīng)該也是一樣的道理。地下的壓強和放射性物質(zhì)亦會釋放能量,能量日積月累,最終會引發(fā)火山運動。當(dāng)?shù)搅诉@個階段,塑造大氣所需要的氣體組成皆已具備。那時,巨大的熱量幾乎烤干了所有的巖石。巖漿從火山的咽喉噴涌而出之時,一定也溢出了大量的氣體和蒸汽。
就這樣,大氣和它腳下的巖石圈共生共榮,共同成長、演化。空氣中的水蒸氣不斷增加,直到再也無法容納更多的水汽。于是,雨水降落,將原始的低地淹成大海。當(dāng)海水漫上地表,生命的故事也就翻開了它的頁章,地球開始記錄它漫長的歷史。在此之后的所有時代中,地球的表面產(chǎn)生了許多的變化。而包覆著地球的大氣卻依舊如故。
盡管大氣的成分多種多樣、十分松散,卻依然能夠不知疲倦地向巖石圈發(fā)起永無止境的進(jìn)攻。它手持一柄雙刃劍,一側(cè)叫作化學(xué)侵蝕,一側(cè)稱為機械切割。它拿起利劍,或砍或刺或捶打或敲擊,總是能成功地松動、擊碎、分解巖石圈中的物質(zhì)。在不同的時間,不同的地點,這場進(jìn)攻從未停息,也從來不會失敗。
從細(xì)菌到人類,無數(shù)生命的維系都依靠著大氣層與巖石圈的紛爭狀態(tài)。如果大氣未能銷蝕地表的堅硬外殼,并使其碎片化,大多數(shù)陸地生物都無法生存。攜帶氧氣和二氧化碳的水汽會輕輕地覆在巖石上,就像死神的手掌一般,水汽所及之處都會被慢慢腐蝕。一些礦物被溶解,然后被搬運到其他地方;一些礦物則急不可耐地與氧氣發(fā)生持續(xù)的化合,直到轉(zhuǎn)變成又笨重又脆弱的新物質(zhì);另一些礦物質(zhì)則通過結(jié)晶水合的方式變得膨脹起來;還有一些則因為吸收了些許二氧化碳而變得易于分解。就這樣,大氣使用種種方式,成功地達(dá)到了持續(xù)侵蝕巖石的目標(biāo)。侵蝕的過程中會產(chǎn)生土壤,繼而植物和動物也就有了生存的基礎(chǔ)。
與其他大多數(shù)物質(zhì)相比,水具有一項極其特殊的性質(zhì),即在凝結(jié)成冰的過程中,其體積會增加約十分之一的大小。于是,冰的密度小于水,因而湖泊與河流總是最先在表面結(jié)冰。只有長時間的持續(xù)無間斷的低溫,才能使水域底部結(jié)冰,繼而抹殺水中的生物。水通過其擴張凝結(jié)的特殊屬性,廣施恩澤,令它水生的子嗣們有機會擁抱來年開春的大好光景。
然而,冰水的福利到此為止。運用冰與水的力量,自然以機械切割和化學(xué)侵蝕的方式,無情地摧毀著其他非生命的作品。巖石根本無力抵擋液態(tài)水凝結(jié)成冰時所產(chǎn)生的壓強,它的每一處孔隙和裂口都要承受約每平方英尺2000磅的壓力。許多高山的頂端荒涼破碎,有著被冰霜切割而成的典型地貌。兩邊的山腰若是足夠陡峭,并且沒有植被保護,就會遍布被冰霜所切割下來的石塊。這種“落石”從遠(yuǎn)處看,像極了跋山涉水的旅者。“落石”越積越多,最終在山腰上形成堆積層。堆積層和一些被更充分碾碎的物質(zhì)混合,便會形成一條緩緩流淌的泥沙之河。在這個過程中,冰霜與流水在巖石粒子的空隙中活躍地運動,最終使山地的坡度變緩。
在那些舉世聞名的沙漠中,旅行的駝隊必須和兩種地貌斗智斗勇。那就是波動起伏的沙丘,以及遍布著細(xì)碎的卵石的、更加荒涼的戈壁高原。這世上,也許沒有一個比撒哈拉的巖石荒漠,即石漠更加荒蕪的地方了。這些荒地的晝夜溫差相當(dāng)大,平均可達(dá)80華氏度,正午和夜晚的溫差則更甚于此。第一個發(fā)出報道的人是探險家利文斯通。根據(jù)他的觀察,只要等到極冷的夜晚與極熱的白晝交替出現(xiàn)時,撒哈拉沙漠中的黑色巖漿巖便會發(fā)出如來復(fù)槍響的爆裂聲。不少人證實了他的發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在人們普遍相信,廣袤的沙漠之所以遍布瘦削的巖石,是因為劇烈交替的熱脹冷縮所產(chǎn)生的壓力。