海底磁性條帶被發現之後,引起世界各國地質學家的極大興趣。人們對海底磁性條帶的形成機理,提出過種種假說。在眾多假說中,最有代表性的是英國劍橋大學的兩位學者,一個叫瓦因,另一個叫馬修斯。這兩位學者提出的海底磁性條帶成因假說,直到今天仍為大多數地質學家們所接受承認。
從1963年開始,瓦因和馬修斯就對人們已經獲得的一大堆海底磁性條帶的資料進行研究,力求找到海底磁性條帶成因機理,和它存在的地學意義。在他倆從事這項研究之前,海底擴張說已在地學研究領域中初步形成,特別是著名地質學家赫斯提出的“蓋奧特”(即平頂海山)成因說理論對海底擴張說提出了有力證據。早先魏格納提出的大陸板塊說被冷落一段時間之後,又再度興起。在這種背景下,這兩位英國學者,把自己的研究和海底擴張說聯係在一起,力圖從古地磁學的角度來解釋海底擴張說。瓦因和馬修斯認為,海底磁性條帶的出現,不是由於磁化強弱不均引起的,而是由於某種原因,地磁場轉向的背景之下形成的。當新的海底岩石在大洋中脊形成之時,如果當時地磁場正處在正向時,那麼,就能獲得正向岩性磁性條帶;反之,則得到反向岩性磁性條帶。這就是說,由於海底發生擴張,具有正向的海底岩石將被後來形成的新岩石推向兩側;如果此時處在反向地磁場的地質時期,形成的岩石當然具有反向磁性。在地球的地質演化過程中,地磁場曾發生多次反複轉向,伴隨的是新洋殼沿作中脊不斷地形成,不斷擴張。這就在今天的洋殼上留下一係列磁化方向正反相間的磁性條帶。從海底磁性條帶分布的情況看,每次地磁場轉向,都在當時新形成的海底上留下磁向的標記。也就是說,海底磁性條帶實際上可以被看做是地球磁場不斷轉向的曆史記錄。
從另外一個方麵來講,假如世界上各大陸自古以來從來就未發生過移動的話,那麼地球上隻能留下一條磁極遷移線。但是,地質資料告訴人們的事實是許多條極向不同的磁性遷移線。通過技術手段,人們在北美洲和歐洲大陸上,分別測得北磁極的遷移線,盡管北美和歐洲相距遙遠,但磁極遷移線卻十分相似,而且幾乎是平行的。如果想把它們合並成一條線,隻要把北美大陸向東移動3000千米,使兩塊大陸連接起來,形成一個完整的大陸板塊。這個大陸塊正好占據了大西洋今天的位置。這種推理假說如果成立的話,不正好與半個世紀之前,魏格納提出的“大陸漂移說”不謀而合了嗎?
瓦因和馬修斯關於海底磁性條帶的解釋,又使“海底擴張說”得到一個有力的證據,人們有理由相信,地球上的大陸是在漂移的。
如果“海底擴張說”和瓦因、馬修斯的假說是正確的話,那麼,合乎邏輯的推理是,組成大西洋的岩石年齡不應該是均一的,而應該是有差異的。對此,加拿大地質學家威爾遜的研究小組,在1963年對大西洋洋底年齡進行了測定,通過豐富的資料分析,以及使用多種測年手段,果然印證了上述推理的存在。人們發現,在大西洋上,幾乎所有的島嶼都是火山島,它們的年齡相差十分懸殊。科學家們發現這樣一個規律,越是靠近大洋中脊的洋殼,年齡越輕;越是遠離大洋中脊的洋殼,年齡也越大。例如,地處大洋中脊上的揚馬延島的年齡隻有1000萬年,離洋中脊較遠的百慕大群島的年齡則是3600萬年,遠離大洋中脊快要靠近非洲西海岸的裴爾南多波島和普林西比島的年齡最大,有幾億年。威爾遜研究小組發現的大西洋火山年齡及其分布規律,是海底擴張說和瓦因、馬修斯假說的一個極有力的證據。這與大西洋是在侏羅紀(距今約1.5億年前)開始形成的說法相吻合。
假說畢竟是假說,今天,科學家們仍然在對海底磁性條帶進行研究探索。海底磁性條帶的許多未解之謎,仍然是科學家們研究的課題。例如,是什麼原因使地球磁場發生轉向和地球為什麼是一個巨大的磁性星體一樣,讓人們感到迷惑不解。地球發生磁場轉向的內在機理是什麼?是周期性的,還是非周期性的?今後地球的磁極還會轉向嗎?地磁場發生轉向對地球的影響是什麼?這種種問題,都是擺在科學家麵前的難題。
早先,對於地球磁場機理,前蘇聯科學家提出過“發電機說”。他們認為,地球內部的物質運動就像一個發電機,不斷產生電場,使地球磁化,成為一個磁體。地球內部物質運動狀態不同,則造成地球的磁性轉向。這是從地球的內在因素提出的一種假說。地質學家又從太陽黑子的出現來認識地球的磁性變化。他們認為,太陽黑子的大規模出現是地球磁性變化的直接誘因。今天,更多的學者似乎讚成地球內的軟流層係是決定地磁場變化的主要因素。人們普遍認為,地球的外殼是由堅硬的岩石圈組成,在岩石圈之下,蟄伏著由熾熱熔融物質組成的軟流圈。盡管人們對地殼下軟流層係的存在方式還不清楚,但可以推斷,軟流層係的流動方式直接影響地球磁場變化。在地球地質曆史過程中,軟流圈物質按照自己的規律運動著,或是上湧,或是在岩石圈子做某種方式的流動。這種軟流圈的存在和活動決定地球磁場的存在和變化。然而,有誰能真正了解地球內軟流層係的變化規律呢?這其中的奧秘有待於科學家們進行更深入的研究和探索。
難覓行蹤的大王烏賊
歐洲流傳著一個恐怖的傳說:挪威海中有大海妖,它的身軀整個有足球場那麼大,身上長滿了魔爪,眼睛像巨輪。可傳說歸傳說,人們誰也沒有看見過這個最可怕的東西。
到了蒸氣時代,人們在海上的活動範圍擴大了,但是,仍然沒有人見過那個可怕的東西。直到100多年前,人們才第一次在自然界中發現了它的蹤跡。
1873年的某一天,在加拿大的紐芬蘭島,有三個當地的漁民出海去捕鮮魚,此地盛產鮮魚,該魚身體側肩而長,背部青黑色,腹部銀白色,肉美味鮮嫩。他們駕著漁船在海上捕撈時,突然,在海上發現了一個灰色的龐然大物。他們出於好奇心,立刻將小漁船劃了過去。一個漁民用船篙敲打著那個灰色的東西,不料,就像惹怒了它似的,那個灰色的龐然大物立刻噴出水花,抬起頭來,一對如盤子一樣大的眼睛直瞪瞪地盯著三個漁民,接著,又伸展出它的幾隻長長的觸手,露出了一個鸚鵡狀的大嘴,好像饑不擇食似的哢嚓一聲咬住了小船的船幫,同時,它的兩隻又白又長的觸手把小船緊緊地纏住,慢慢地往水下拖,兩個年齡比較大的漁民都被這個突如其來的變化嚇得束手無策了,然而,隻有12歲的小漁民湯姆很鎮定。湯姆是個機智勇敢的少年,他立刻操起一把利斧向觸手砍去。兩隻觸手很快被砍斷了,這個受了傷的龐然大物與墨魚有著共同本能,它向空中噴出了大量的墨汁狀的汁液後倉皇逃走了。
漁民們從恐慌中驚醒過來,使盡了全身的力氣,發瘋般地把小船劃回漁村。那個灰白色龐然大物的兩隻被砍斷的觸手仍掉在船上不停地扭動;村裏的漁民們得知此事後,紛紛都來聽他們訴說那個驚恐萬分的情景,但誰也說不清這是什麼東西。
最後聰明少年湯姆把兩隻觸手送到牧師漢威先生那裏。漢威先生知識淵博,見多識廣,當他見到湯姆送來的這兩隻觸手,欣喜若狂,他認識這可能是烏賊的新種,值得很好的研究一下,他把這兩隻觸手當作是個非常難得的標本保存起來。
這是人類有記載的第一次發現大王烏賊。此後,在19世紀70年代的最後幾年,紐芬蘭島附近的海域不斷出現大王烏賊的蹤跡,牧師漢威先生又收集到了好幾隻大王烏賊的標本,甚至,有一支是完整無缺的。
奇怪的是,大王烏賊似乎在一天之內就從紐芬蘭島附近海域銷聲匿跡了,漁民們從此再也沒有見到它們,這些灰白色的龐然大物不知跑到哪兒去了。
時至今日,人類對大王烏賊的研究比起100多年前仍沒有多大進展,其主要原因就是人們無從尋覓它的芳蹤。
海洋深處有動物
太陽光是地球上絕大部分生物生存的必須條件。不僅陸地上的生物是這樣,海洋的生物也是這樣。
海洋裏的各種生物都會形成一種不可斷缺的食物鏈:大魚吃小魚——小魚吃浮遊動物——浮遊動物吃浮遊植物——浮遊植物則利用太陽將水、二氧化碳和礦物質化合成碳水化合物、蛋白質和脂肪。浮遊植物是海洋裏的基本食物。海中動植物的殘骸則沉入海底,一些將成為海底動物的食物外,還有一些都腐化分解為各種不同的化學物質,再升到水麵供給浮遊植物的需要。這樣,生命便循環不息。然而,陽光是推動這個大循環的必須因素。
浮遊植物是海洋生命循環中最基本的分子。這些浮遊植物利用陽光的能量和海中的化學物質製造糖和澱粉,這種生產的過程叫做光合作用。
海裏雖然有無數大魚、小魚和其他生物,但它們從來不會為糧食發愁,因為海裏有無數可供小魚吃的浮遊動物,而且,供浮遊動物吃的浮遊植物,其繁殖率大得驚人,30天內就有1億後代被繁殖出來。不過,卻一定要有陽光來進行光合作用,才能使浮遊動物獲得糧食。所以,一般來說,海洋裏的生命是要依賴陽光的。
浮遊動物隨晝夜日光的變化在海中沉浮,這種在海中上下移動的幅度,大約為150米,因此海洋生物多數生長在這樣深度的海中。
然而在1977年2月間,當科學家和技術人員在太平洋東邊,厄瓜多爾以西,赤道附近的加拉巴哥地殼裂縫一帶,第一次調查和研究深海的溫水出口處時,卻無意中在2500米深的海底發現了5個“沃洲”,每一處各有很多不同種類的生物,如蛤、蟹、管形蟲等。
25位科學家,對這項新發現都深感驚奇。在那樣深的海裏,既然沒有食物,就不會有生物存在,但那些動物從何而來,它們何以生存呢?
他們打開由小型研究潛艇“阿爾文”號帶上來的深海水樣時,那充滿臭蛋氣味的硫化氫終於使他們的理論獲得了有力的支持。
他們認為,海水經地殼裂縫,在高度的壓力和熱度下,水裏所含的硫酸鹽便變成硫化氫。而這種含有臭味的化合物,就隱藏著深海裏有生物存在的奧秘。某種細菌借硫化氫而產生代謝變化,得以繁殖;而較大的生物,甚至蛤則從細菌獲得所需的營養。這麼一來,在漆黑的深海底下,一種陽光以外的能量——來自地球內部的能量,維持了一係列的生命。這種程序叫“化學合成”。在深海裏發現這種作用,這還是第一次。
2400米深的海底,水的壓力大約達到每平方厘米0.3噸。在那裏,水溫本應接近冰點,但溫水出口處附近的水溫則約為12℃~17℃。在加拉巴哥裂縫約幾英裏的範圍內,在生物生存的區域,由西邊起,第1區有很多比餐碟還大的蛤(35厘米左右)。第2區有很多已死的牡須,可能因那一區內的溫水已停止流出,沒有支持生命的硫化氫,於是海底便有一堆像古代野火會後遺下的殘物。第3區有些外表像蒲公英的生物,可能是一種最新發現的原生動物,它們有放射狀的細絲附在岩石上。第四區雖然定名為蠔場,實際上卻布滿了我們俗稱淡菜的貽貝。第五區定名伊甸樂園,巨型管形蟲是那裏最主要存在的生物。而每一個這種海底的“沃州”都有蟹的蹤跡。大體而言,差不多每一區都有不同的生物聚集,有些生物學家認為,當海底溫水開始湧出時,剛巧有動物幼體漂流到那附近,它們便留下來,就好像其他生物一旦發現了適合的環境,便定居下來一樣。