【未解之谜】地球失忆10亿年?!

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【新唐人北京时间2022年01月03日讯】大家好,我是扶摇。今天我们还是来讲故事。不过故事的主角跟往常不太一样,是我们美丽的蓝色家园——地球。

10亿年地层缺失

科学家们认为地球大约有45.4亿年的历史。初生的地球表面是由岩浆组成的“海洋”,大约40亿年前地球表面开始冷却凝固,形成坚硬的岩石。1669年,著名的地质学家尼古拉斯・斯泰诺(Nicolas Steno)提出了叠置定律,认为地球上的岩石层会按照年代顺序排列,下面的较老,上面较年轻,层层堆叠,最后就会形成由下到上“老到年轻”的层序。每一层都像是时光的留声机,忠实地记录了地球那一个时期的历史。

然而地质学家们却惊奇地发现,地球上曾经有些时间段,没有留下任何痕迹,就好像这段历史被刻意抹去了一样。比如,在18世纪,被称为“现代地质学之父”的苏格兰地质学家詹姆斯・赫顿(James Hutton),就曾在苏格兰的西卡角(Siccar Point)发现3.45亿年前的泥盆纪老红砂岩直接覆盖在了4.25亿年前的志留纪硬砂岩上。中间缺失大约8,000万年的岩层。也就是说,地球有8,000万年的历史莫名消失了。地质学上称这种现象为“赫顿不整合”(Hutton’s Unconformity)。

又过了100年,美国地质学家约翰・威斯利・鲍威尔(John Wesley Powell)在科罗拉多大峡谷(Grand Canyon)的发现再一次印证了赫顿不整合现象。而这一次,缺失的时间竟然是10亿年!

1869年,有“独臂探险家”之称的鲍威尔率领一个10人团队在科罗拉多大峡谷展开了一项长达10个月的探险之旅。探险过程中虽然危机重重,却也是乐趣无穷。作为一名地质学家,鲍威尔最感兴趣的,是大峡谷两边的悬崖。所谓外行看热闹,内行看门道。在我们眼里鬼斧神工的自然奇观,在鲍威尔眼里却是“众神的图书馆”,五颜六色的岩层构成了“一本伟大著作的岩石书页”,一行一行地阅读这本书,可以知道地球形成的历史。

然而当鲍威尔眼光扫过一大片坚硬的结晶岩石时,却发现了一个不可思议的现象。这片结晶岩石大部分是花岗岩,以及叶片状的片岩。跟一般岩层水平堆叠不同,这些岩层却是不同寻常的垂直排列。而在结晶岩石层上面是305米厚的红色砂岩带,就像所期望的那样呈现整齐的水平排列。

而更令他不解的是,地质学家们普遍认为,坚硬的结晶岩石最年轻的也有17亿年的历史,而砂岩层中最古老的岩石最早则形成于5.5亿年前。也就是说这上下两层排列迥异的岩层之间,缺失了超过10亿年的岩层,这意味着地球的地质记录中有超过10亿年是空白的。鲍威尔将这一怪事称为“地层大角度不整合”(The Great Unconformity)。

按照地质学家的说法,地球的年龄是46亿年。那么,到底发生了什么全球性的超级事件,让整个地球将近1/4的历史都消失了呢?

寒武纪生命大爆发

而更耐人寻味的是,这个地层不整合现象恰好发生在另一个大谜团之前,就是5.41亿年前地球生命的多样性突然大爆发,这就是寒武纪生命大爆发(Cambrian explosion)。

距今5.41亿年前的寒武纪时期,化石记录显示绝大多数动物的门类都在这一时期出现了。而更神奇的是,这个生命的突然大爆发发生在2,000万年至2,500万年这个对地球历史来讲“一眨眼”的时间段内。在世界各地发现的化石群共同印证了这一物种大爆发的壮观景象,例如在加拿大的伯吉斯页岩,和在中国云南省澄江化石地等。这一时期的化石群相当典型,就是非常多的不同种类的生物几乎同时出现。

这些事实证据也曾让达尔文非常困惑,他在《物种起源》中写道:“这件事情到现在为止都还没办法解释。所以,或许有些人刚好就可以用这个案例,来驳斥我提出的演化观点”。不过即使到达尔文死后一百多年的今日,寒武纪大爆发依旧是科学界的一大谜题。

而这10亿年的地质缺失也是一样。只要是经历过的时光,总会留下痕迹。就算是飞鸿踏雪泥,浮光掠影般一飞而过,泥上偶然也会留下指爪。何况是10亿年的漫长岁月呢?是哪种自然或超自然的力量把这10亿年的岩层搬走的呢?这也是科学界至今为止无法解开的大谜团之一。

今年9月,也就是鲍威尔发现了这种地质上的不整合现象152年后,BBC发表长篇文章再次报导了这桩奇事,标题为《追查失踪十亿年的奇怪竞赛》(The strange race to track down a missing billion years)。文章中引用了美国伊利诺伊大学地质学系名誉教授马夏克(Stephen Marshak)的话。他说,在任何大陆的中心地带,无论是美国、西伯利亚还是欧洲,如果向地层下钻得足够深,就会碰到这种神秘的两岩石层不整合现象。“所以这个地质现像很普遍,这告诉我们地球历史中有一个我们还未搞明白的,非常非常重要的故事。”

其实这152年来,一直不乏有科学家们前赴后继想要把这10亿年搞搞明白的。各种理论也是层出不穷。

四大理论揭示地球隐藏的秘密

●雪球地球

有科学家提出了雪球理论,灵感来自于格陵兰冰盖(Greenland Ice Sheet)。这个巨大的冰川覆盖了格陵兰80%的面积,方圆大约170万平方公里。就像河流一样,冰川也会移动,但移动得非常缓慢。冰川移动时,会逐渐冲刷掉冰层下的地表。如果这种情况持续数百万年或更久,就会冲刷掉大量的岩石层。

所以这种理论认为,地球曾经是个巨大的雪球,雪球侵蚀地表的过程也与格陵兰冰盖类似,美国达特茅斯学院(Dartmouth College)的凯勒教授(CBrenhin Keller)和他的团队研究认为,这一阶段开始于大约7.17亿年前,结束于大约5.8亿年前的前寒武纪大冰期。巨大的冰川有能力将地表厚达3至5千米的岩石层冲走,这足以覆盖长达10亿年的地层。

然而,从5.8亿年到5.5亿年这3000万年间的岩层又是谁搬走的呢?所以这个看上去不错的理论,因为没法解释这3000万年的地质缺失,而没法被大家认可。

遭受同样境遇的还有超级大陆(Super Continent)理论。

●超级大陆的死亡

这种理论认为,远古时代曾出现过超级大陆,名为罗迪尼亚大陆(Rodinia)。这块大陆结合了今天的南极洲东部、印度、西伯利亚、中国、南美洲、北美的一大块地区和非洲的一部分,大约在10亿年前形成,然后因为地热开始了造山运动和自我膨胀。隆起的山脉差不多有6到8千米那麽高,因为高,也就很容易被雨和风侵蚀。从自我膨胀到自我分裂再到完全被侵蚀,超级大陆经历了大约2亿多年,直到7.5亿年前完全解体。而那些消失的岩层,正处在超级大陆之中。

那麽问题来了:7.5亿年以后形成的那些岩层又是谁给搬走的呢?

所以第三种理论又出现了,认为岩层消失是多个事件叠加的结果,比如说,超级大陆加雪球地球。

●岩层消失源自多个事件叠加

这种理论的支持者,科罗拉多大学(University of Colorado)的弗劳尔斯教授(Rebecca Flowers)发现,环绕加拿大东北部哈德逊湾(Hudson Bay)的一大片古代岩石盘也出现了消失的岩层,不过与大峡谷的时期不同。所以他认为,这10亿年的地层缺失不是单一的孤立现象,而是一系列较小地层缺失的组合。弗劳尔斯更认为或许没有什么冰川侵蚀的作用,有可能是地壳大幅上升后,高海拔使得沉积物难以沉积成岩石,因此在这个时期就几乎无岩石层可言。

●测量方式上的偏差

加州大学圣巴巴拉分校(University of California Santa Barbara)的地质学教授麦克唐纳(Francis Macdonald)则介绍了一种称为热年代学(Thermochronology)的技术,是通过测量岩石形成以来的温度变化来推断岩石的历史。

马夏克解释说,以花岗岩为例,如果用以前的测定方法,测出它年龄为1亿年,这1亿年其实是从岩浆冷却成固体的这个时间,而不是这块岩石存在于地球上的时间。打个比方,就是蒸包子的时间,而不是包子出炉的时间。而热年代学则能测出这块岩石大致是在什么时候被推到地球表面的时间,相对来讲更精确。

那麽热年代学技术能否精确测定岩石的年龄,解开大峡谷的这10亿年的失忆之谜呢?让我们拭目以待吧。

今天的故事就讲到这里了。有人说,这个蓝色的星球藏着很多的秘密,所以科学家们很忙。也有人说,这世上本没有迷,只是我们自己看不见真相,一切都来自于神的造化,我们尊重事实本身就好。您觉得哪一种说法更能让人接受呢?

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(责任编辑:李红)

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