人与自然 系列丛书-第7章
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1915年，奥地利地球物理学家魏格纳发表了专著《海陆的起源》，以全新的理论、确切的证据，系统地阐述了海陆的起源，科学地解释了今日的海陆分布，并预测了日后海陆的变化。这一专著推翻了传统的地壳以升降运动为主的“槽台说”，使人耳目一新。然而，限于当时的科学技术水平，魏格纳对于海底世界不甚了解，不能提出令人信服的大陆漂移力源。1930年当他第5次考察格陵兰不幸遇难后，这一学说逐渐被人遗忘了。
60年代，海洋科学的迅猛进展使得科学家们得以透过厚厚的蔚蓝色的海水面纱，清晰地一睹大海底部的全貌。他们惊喜地发现：地幔物质不断从大洋中脊的裂谷中喷溢，致使海底缓缓扩张，海底的扩张推动着大陆的漂移。
魏格纳当年煞费苦心寻找的大陆漂移的动力真谛原来深深地藏在海洋深处，于是搁浅的大陆漂移说重又启航了，一个崭新的大地构造学说——板块构造论应运而生。
板块构造把整个地球外壳分成7个主要板块（太平洋板块、欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极洲板块、纳兹卡板块），它们由较轻的硅铝物质组成，像大木板似地浮在地球的地幔上，互相挤压、碰撞、排斥。。造成了今日地球上雄伟的山川、湖、海。。这一学说目前已被大多数学者认可，并认为是“当代地球科学中激动人心的前沿，地壳运动的最好模型”。
板块构造学说也有其不足之处，其一是目前还无法深入地壳之下，采取地幔物质，一睹地幔对流的情况；其二是海底的变化、构造还有待于深入研究。为了进一步发展这一新的大地构造学说，科学家们热衷于海底深钻。搁置已久的“莫霍洛维奇钻探计划”（钻透地壳，深入到地幔层之中）重新执行。1968年8月～1981年10月为执行“国际深海钻探计划”，曾利用万吨级的格洛玛·挑战者号考察船进行了大规模深海钻探工作；同时深海考察也有新的进展。1971年～1974年执行“法美中大西洋联合研究计划”时，法国和美国动用了“阿尔文”号、“西安纳”号和“阿基米德”号三只深潜器，有200多位科学家参加了考察，潜入深达2500米的大洋底部，直接观察大洋裂谷中正在发生的各种地质过程，并取得了大量鼓舞人心的资料，为丰富和发展地质学理论提供了新证据。
尽管如此，人类对深藏在数千、上万米深海水底下的世界，毕竟了解得还很有限，甚至还不如对月球表面详荆最近，利用地球资源卫星和海洋卫星从太空窥测大洋深处，又给这方面的研究辟出了一条蹊径。美国地球物理学家皮尔·赫克斯皮在这一领域里取得了重大成就。1982年，在美国纽约拉蒙特—多尔蒂地质观测站工作的皮尔·赫克斯皮把“海神”海洋地球卫星的遥测数据输入24台电子计算机，日夜工作了整整18个月，终于将数据变换成了一幅幅清晰的洋底地形图。赫克斯皮的这一作图新技术彻底改变了地图符号的作用，他用数据作出的图甚至比船舶实地测量的图像还清晰。在他制作的海底图上，海水好像被巨龙吸去了一样，人们可以看到大洋深处也和陆地一样，有高耸的山脉，深长的裂谷，绵亘的断层带，延续不绝的海底火山。。那么，赫克斯皮又是怎样作出他的海底地貌构造图的呢？原来是根据引力的数据换算而得出的。我们知道，引力的大小是与质量、距离等因素密切相关的。根据牛顿的万有引力公式可以算出，地球引力大的地方是隆起的高山，引力越大，隆起也越高，引力由于逐渐变大的区域是上升区，而引力小的地方则一般是凹陷深海海沟，引力由大趋小的区域则往往是下沉区。将引力相同的点连成等高线，然后就可逐步绘成地图。开始赫克斯皮只准备搞小面积的海底图，但由于图上显示出信息十分详细，而且有许多前所不知的新东西，所以就越搞越大了。
赫克斯皮还创造性地运用了彩色图，他设计了一张色值表，用颜色来区分不同的等高线，以明暗度的变化来模拟高度的变化。他将各种深浅的红、绿、篮颜色编上从0～255的号码，地图上每一点都有个颜色编号。这样，计算机根据编码逐点填入相应的颜色，就形成了海底地形图。其中浅的颜色表示引力大的地方，也就是海底山脉和隆起部，深色则表示引力小之处，也就是海沟所在地。
赫克斯皮根据以上的方法绘出了他的得意之作——一幅南印度洋洋底图，图上绘有一组四列山体组成的山脉，它们的高度在2700～3000米之间，直径达96公里，已被看作是一列海底洋脊。赫克斯皮的这幅南印度洋底图的成就是对板块构造和大陆漂移说的极大支持和一份最好的礼物。
赫克斯皮撞憬着有朝一日亲自探索海洋。至今为止，尽管他在编制世界海底图上已取得了成功，但他却从来没有离开过他的计算机总站。
拉蒙特—多尔蒂研究所的同事把赫克斯皮的地貌构造图称为在地球物理研究方面最热门的课题，但是赫克斯皮却对自己的发现持谦逊的态度。他说：“雷达测高仪的精度总比不上船载重力仪，我期待着船舶测量的结果，这将进一步证实‘海神’海洋卫星所能发现的一切。”
揭开地球心脏之谜
很久之前，研究地球的科学家就推测地球表面的各种大型构造活动与地球内部物质的运动有密切关系。地球上发生火山喷发、构造地震、造山运动、板块位移这些意义重大及影响深远的地壳活动的根子在地球心脏。可是，对地球心脏的探索却是一件极为困难的事情，到目前为止，人们对地球的认识仅限于肤浅的表皮。在陆地上钻探地层的最强劲钻机现在只能钻入地下10公里多一点，而海洋的钻探最深只有9000多米，这个深度只有地壳厚度的1/3。因而，地球的心脏对于人们仍是一个谜。
不久前，美国哈佛大学的地球科学家们在向地球心脏进军的征途上迈出了新的步伐，他们利用地震波遥感的方法绘制出了一幅地球地幔的大地图，从而铺开了一条通往地球心脏的路。这些科学家们利用两个分布在全世界的地震网，用53次地震时记录到的2000条地震波曲线资料，在计算机上进行数据处理，并且按地理坐标网格编汇成地图。由于地震波曲线特点反映了地球的岩石特性，当地震波在运动中遇到较刚硬的结晶岩石时，它传播速度较快，在通过较热的、融化的岩浆时，它传播的速度开始降低，从而，根据地震波传播的速度可以解释出许多过去人们所认识不到的特征。
首先，通过分析这张地图，人们对地球内部的层状结构有了新的认识。
原来，地球内部是由一个多层次构造组成。第一层就是结晶岩石圈，即通常说的地壳。地壳之下直2900公里是所谓的地幔，这是一些温度很高的熔融物质。地幔的里边是镍铁等重金属组成的地核。对地壳活动影响最深的是地幔。
它像一个大热机，翻腾着，推动着表面的地壳发生运动。地壳上许多大型运动的驱动力量就来自地幔。美国西部的洛杉矶是地球上地震频繁的地区，现在证明了，正是地壳下面的地幔轻推着这个地区的圣安德烈斯大断层，从而闹得洛杉矶不得安宁。
在地图上，人们发现许多大陆是有“深根”的，这些根子延伸到地下480多公里。例如，南美洲和非洲，最早曾经是连为一体的大陆，以后发生沧桑巨变，板块漂移，现在已经互相分离。可是，在地幔深处，却依然连成为一体，美国和非洲的“根”在地下480公里可以找到。而亚洲和非洲裂开的“根”却比地面表现得深些，在红海和亚丁湾下有巨大的裂谷。
通过这种类似于X光透视的方法绘制的图像，人们看到地球表面的许多“热点”，在地球深处可以找到源泉。像经常发生火山喷发的冰岛和夏威夷，都有“热根”通入地下，这些火山就好像一个地下岩浆的出口，一旦热点显示强烈的活力，地面就会喷发灼热的熔岩。由于这张地球构造的三维地图很有意义，世界上已有50个地球研究组织联合起来，将布设更密集的探测站，以取得更丰富的资料，使地球构造图绘制得更加详细。
探索人类自然环境病变之谜
今天的自然界是在自然本身活动及人类活动这两种影响下发生变化的，而两者又常常紧密地交织在一起。其中自然因素引起的变化（不管是长期的还是短期的）都有一个特征：通常是波动的，其数值好像总是在一些相对固定的平均值上下波动。只是在10万年甚至100万年才显示出其显著的变化。
在自然演变中，生态系统会逐渐与这缓慢变化过程相适应。
人工影响的因子，情况却不一样。它们对生态系统的影响可能会导致自然环境的平均状况发生剧烈变化。比如说，某些化学元素（如磷、氮、硫）的循环显然已遭到破坏。尽管生物圈有着巨大的适应潜力，但看来可能不是以与这种日益增长的侵蚀相匹敌。
比如，硝酸盐和磷酸盐这些无机物进入湖后就在那里形成了利于蓝绿藻类繁殖的环境。它们蓬勃生长，耗尽了湖里所有的氧，又从别的植物那里夺取了氧。美国爱里湖已表现出这种侵蚀造成的可悲后果。起先是鱼类死亡，继而湖水变质成为臭水一潭。这一过程曼延开去，影响了当地整个生态系统和全部生物进化。这有可能在地球上引起意想不到的灾难。现在人们担心这种过程可能成为地球上“水源危机”的诱因之一。
有人提出，综合监视的目的和任务应是尽可能对下列问题作出具体回答：生物圈现状如何？未来的变化是怎样的？可能出现的变化尤其是致命的、关键的变化其原因是什么？我们应该确定什么样的病变是自然界所作的反响。还应该弄清生物圈中有无尚未发现的要素，其特征如何？
接下来的问题是“观测什么？网点在何处？何时进行观测？”即怎样才能从有机和无机自然界大量要素中抛出主要因子并根据这些因子可极其简单地确定人工影响自然环境的程度和后果。然而，近年来出现的情况，使人不得不以全新的眼光来审查“污染物”和“危害”这些概念。
现已查明，即使目前从人的健康高度来看是无害的物质，也可能对生物圈中其他因子有着致命的影响，随着影响的推移，这种影响还迟早会在人体上反映出来。例如存在于气溶胶中及由某些工厂散发出来的惰性气体氟氯烷，当它到达大气高层以后，在太阳辐射的作用下发生分解，而后其分子与臭氧发生了化学反应。据报导，臭氧保护层还在变薄，这可能要引起气候变化。研究表明，世界皮肤癌发病率升高主要是和紫外线辐射加强有着直接的关系。
目前生物圈某些场合中有害剂量量值可能还远比人体所能容许的要小得多。比如说，由原子能电站散发到大气中的85氪，目前并不构成对地球居民的威胁，但威胁正从另一方面逼近生物圈。科学家们担心85氪浓度增加可能会引起大气电学性质的改变。有人预测到本世纪末地球上雷暴将减少。乍听起来，这好像是好事，因为雷暴常给人的活动造成诸多不便。可是科学家对这一前景不能赞同。热带雷�
