第一章 地球奇觀2(2 / 3)

8、冰川期奇觀

所謂冰川期,是指地球曆史上大規模的寒冷時期。在這個時期裏,不僅地球的兩極和高山頂上有冰川分布,就是一些緯度較低的溫帶地區和低矮山嶺上,也分布著許多冰川。地球的曆史告訴我們,全球各地在地質曆史中曾發生過三次大冰期,即震旦紀冰期、石炭紀冰期、二疊紀冰期和第四紀冰期。而每次大冰期又是由許多小冰期組成的。最近的一次大冰期是70萬年前開始的,至今已發生過7次小冰期,每次持續時間為9萬年之久,而兩次冰期之間總是伴隨著大約1萬年的溫暖的間冰期。

科學家們推測第七次冰期在二萬年前已結束,我們目前正生活在第七次溫暖的河水期末尾,再過5000年,我們居住的地球又將進入一次小冰期。那時整個地球將重新銀裝素囊,全球的每個人都會生活在類似今天南極的冰天雪地之中。麵對這一預言,人們難免會問:為什麼地球上會出現寒冷的冰期呢?對此,科學家提出了許多假說予以解釋。

造山假說

首先進行推測的是德國地質學家希辛格爾。他在1831年提出,第四紀冰期的出現與第三紀的造山運動有關。後人發展了他的觀點,認為冰期的發生是由於造山運動所造成的海陸分布不同。在造山運動以後,地球上出現了一些高聳的大山,為山嶽冰川的形成創造了條件。山的升高和冰雪堆積的增厚,還使山區附近的氣候發生變化,氣溫下降,並逐漸擴展影響到全球,使整個地球的平均溫度下降,導致冰期出現。反之,當造山運動平靜後,山地受到侵蝕,高度不斷降低,海水有可能浸入大陸上被削平的低窪地區,使其成為淺海。因為海水的熱容量較大,能貯存較多的熱量,所以當海洋麵積擴大並積蓄較多熱量之後,氣候開始逐漸轉暖,出現了間冰期。一旦造山作用重新發生,山脈再次升高,冰期便又重新來到。

植物假說

但是人們很快發現,造山運動劇烈的時期與冰期並不完全吻合。

1896年,瑞典地球物理學家阿列尼烏斯,提出了植物可能是產生冰期的禍首。他認為空氣中二氧化碳著增加到現在含量(0.03%)的2—3倍時,地球的年平均溫度就會升高8~9℃。據此可以解釋第三紀的溫暖氣候。溫暖的氣候和二氧化碳含量的高濃度,促使植物大量繁殖。但是,植物大量繁殖的結果,又使二氧化碳大量消耗,使其在空氣中所占的比例下降。當它降低到現在含量的一半時,就會使地球的年平均溫度下降4~5℃,足以導致中、高緯度地區廣泛發育冰川,產生冰期。冰期的出現又會減緩植物生長,從而使二氧化碳的含量逐漸恢複正常。於是氣溫又逐漸升高,冰川消退,出現間冰期,植物又開始繁盛起來,為另一次冰期到來準備了條件。

但是,曆史上植物十分茂盛時期之後,並沒有出現冰期,相反在6~7億年前的古代,生物運動沒有現在繁盛,卻有震旦紀大冰川的出現。因此上述說法缺乏充分依據。

星旋假說

近年來,在探索冰期形成機製的各種理論中,又出現了一個新的假說,認為,地球冰期的發生與太陽帶領它的家族通過銀河旋臂的時間有關。

我們的銀河係是一個漩渦狀星係,它具有4條旋臂。根據星係旋臂形成假說,太陽及其家族在繞銀河係核旋轉時,每隔2億多年就要通過一次旋臂,而在旋臂裏星際物質比較密集。因此有人認為,當太陽通過旋臂時,大量星際塵埃的存在使星際空間的透明度減少。太陽輻射出來的光和熱受到星際塵埃的反射和折射,到達地球表麵的能量有明顯的削弱,就使地球的年平均溫度下降,冰期發生。這一理論的重要證據是地球上三次大冰期發生的間隔時期,正好與通過旋臂的時間吻合。

但是,旋臂附近的星際空間是否果真有那麼多星際塵埃,卻是令人懷疑的。而且這一假說是建立在另一假說的基礎上的。

因此,盡管人們長期以來不斷地探討冰期的成因,也有了許多科學假說,但這仍然是懸而未決的地質之謎。

9、地球的圈層

我們人類生活的地球,是一個巨大的球體,它的內部究竟是什麼樣的呢?研究結果表明,地球內部可以分成好幾個同心圈層。粗略地看,它大致可以分為地殼、地幔、地核三個圈層。

地殼

地殼是地球外部的一層堅硬外殼。地殼由各種岩石組成,除地表覆蓋著一層薄薄的沉積岩、風化土和海水外,上部主要由花崗岩類的岩石組成,而下部則主要由玄武岩或輝長岩類的岩石組成。地殼的平均厚度為33公裏,但各地並非一樣,一般大陸比海洋厚,高山比平原厚。大陸地區的地殼厚度一般為35公裏,大洋地區卻隻有5~10公裏。我國西藏地區地殼厚達60~80公裏,東部平原地區則為30多公裏。地殼密度在2.6-3之間;壓力自上而下由1個大氣壓增加到1300個大氣壓;溫度至底部增加到1000℃左右。

地幔

地幔介於地殼和地核之間,可分為兩層。上層離地麵33~900公裏,物質成分除矽、氧外,鐵、鎂顯著增加,鋁則退居次位。壓力為50萬個大氣壓,溫度為1200℃~1500℃,物質狀態為固態結晶質,但具有較大的可塑性。下層離地麵900~2900公裏,物質成分除矽酸鹽外,金屬氧化物與硫化物,特別是鐵、鎳顯著增加,平均密度為5.6,壓力為150萬個大氣壓,溫度為155℃~2000℃,物質狀態屬非結晶狀態。地幔的體積占地球總體積的83%,質量占整個地球的66%。由於高溫高壓的結果,地幔物質常處於熔岩狀態,成為岩漿的發源地。

地核

地核是指地幔以下到地球核心部分。地球中心壓力可達350萬個大氣壓,溫度約為3000℃-5000℃,在這樣的高溫高壓下,地球中心的物質,已不能用我們熟悉的“固態”或“液態”的字眼來表示,它可能是一種人們還不熟悉的物質狀態。這種物態的特點是在高溫高壓長期作用下,猶如樹脂和蠟一樣具有可塑性;但對於短時間的作用力來說,卻比鋼鐵還要堅硬。但是,關於地核的物質組成,科學界尚有不同的爭論,有待於人們進一步去研究、去探索。