早在1620年的時候,英國著名哲學家培根就發現,大西洋的南美洲東海岸和非洲西海岸的形狀就像是拼圖的兩個碎片,可以完美地拼合在一起。他大膽地猜想:或許在遙遠的過去,這兩塊大陸是連在一起的。
1910年,在培根發現了這個現象的近300年後,德國氣象學家阿爾弗雷德·魏格納躺在床上,百無聊賴地看著世界地圖時,也發現了這個有趣之處。和培根不同的是,魏格納是一名科學家,他果斷展開了科學探索,並且那個時候也的確有足夠的地質學資料供他參考。
(圖片說明:大西洋的南美洲東海岸和非洲西海岸的外形幾乎可以完美拼合在一起)
在綜合了地質學、古生物學等許多方面的資料後,魏格納終於確認了自己的想法,並且在1912年提出了著名的假說,那就是大陸漂移學說。大陸漂移說在剛剛提出的時候,遭到了一致的反對。直到被提出的50年後,隨著相關證據不斷被發現,科學家們終於開始接受了這個假說。
大陸漂移說的最著名證據之一,就是培根和魏格納發現的南美洲和非洲海岸線的驚人一致性。這意味著在遠古時期(現在認為是大約2.5億年前),這兩塊大陸是連在一起的。後來,在漫長的歲月裡,兩塊大陸(包括其他大陸)發生漂移,南美洲和非洲相分離,並且越來越遠。就在它們分離的過程中,地球上出現了一塊新的大洋,那就是大西洋。
直到今天,這個過程依然沒有結束。此時此刻,大西洋仍然在擴張,相對應的,是太平洋正在遭受著持續不斷的壓縮。根據科學家的估計,大西洋的寬度每年都會增加幾釐米。雖然和數千公里寬的大西洋相比不算什麼,但這幾釐米也算是肉眼可見的程度了。而且,若不是人生苦短,我們也能見證大西洋的巨大變遷。
造成這個現象的原因,就是地球的板塊運動。美洲大陸下的板塊和歐洲、非洲下面的板塊正在彼此遠離,造成了大陸漂移、大西洋擴張的現象。
導致這個現象的深層次根本原因何在、到底是怎樣的地球物理學力量在牽動著大陸板塊的移動,目前仍然有很多不明之處懸而未決,這在幾十年的時間裡一直困擾著地質學家們。不過最近,研究人員似乎已經發現了一些蛛絲馬跡,或許是導致大陸漂移的潛在重要因素。
(圖片說明:2.5億年前,地球的大陸還是聚集在一起的)
這項研究來自於英國南安普頓大學的一支科學團隊,領導者是該校的地震學家Matthew Agius,他們將最新的研究成果發表在了《自然》雜誌上,對於我們理解大陸漂移現象有著重要的意義。
在地球四大洋的洋底中部,分佈著特徵類似的海底山脊結構,這就是所謂的洋中脊,也叫中央海嶺。洋中脊是非常重要的海洋地質結構,太平洋、大西洋、印度洋的洋中脊總面積達1.2億平方公里,相當於全球海洋總面積的1/3。其中大西洋中脊和這個大洋的形狀類似,呈現出“S”形,長達16000公里,貫穿大西洋底,將南美洲和非洲隔開,直達北冰洋海底。
(圖片說明:大西洋中脊)
正是這些洋中脊,可能參與了大量上層地幔和下層地幔之間物質的轉移,從而對地球的板塊構造起到了重要的影響。
Agius指出:“通常來說,下沉的板塊和上升的羽狀流作為物質轉移的區域這種說法更被廣為接受,洋中脊則普遍被認為不參與這個過程。”
而本次研究中,地質學家們恰恰發現了洋中脊所扮演的角色。
實際上,得到這樣的結論並不容易,這對研究人員的測量方法和難度提出了不小的挑戰。為此,他們在大西洋的底部一共部署了39個地震儀,組成了一個強大的觀測網路,來觀察、記錄大西洋中脊的地震活動。
(圖片說明:本次研究中部署的39個地震儀的位置示意圖)
透過這39個地震儀所提供的地震讀數,研究團隊可以清楚地檢測處於上地幔和下地幔之間的地幔過渡區內所發生的物質轉移情況。透過這個方法,地質學家們成功地實現了對地下660公里深的位置進行物質轉移情況的成像。
分析結果表明,海洋內部化學物質的轉移不僅僅出現在大西洋中脊的淺層深度內,甚至可以出現在地幔過渡帶的最深處。這意味著,這些升上來的物質是來自於下地幔區域。
研究人員向我們介紹說:“這個觀測結果告訴我們,那些從下地幔轉移到上地幔的物質,不論是持續性的抑或是間斷性的,都和大西洋中脊有著一定的關係。再考慮到洋中脊系統的巨大長度和久遠歷史,這就意味著整個地幔對流的現象比我們以往所認為的要更加頻繁。”
(圖片說明:研究人員在大西洋上投放地震儀)
雖然在此之前科學家就已經考慮到了洋中脊對於海底擴張現象的積極影響,但這一次的研究結果告訴我們,洋中脊參與到了整個過程之中,其所深入的程度達到了下地幔層,甚至可能在沒有板塊俯衝的海底區域發生。
牛津大學的高階研究員和地球物理學家Mike Kendall介紹說:“長期以來,洋中脊都被認為是在板塊構造中充當被動的角色。而這一次研究駁斥了該理論,它表明在大西洋中部等地區,洋中脊的力量在驅動新形成的板塊相互分離的過程中扮演了重要的角色。”
根據目前的研究,大西洋會在未來的某一天超過太平洋的面積,地球的大陸也會在未來重新聚合在一起,形成新的超級大陸,然後還會再次分開,如此往復。因此,瞭解板塊移動的根源,對於我們來說至關重要。到底是誰在驅動著龐大的大陸板塊在地球表面遷移,這個問題或將在不久的未來水落石出。