海底擴張學說吹響了地學革命的號角

撰文/何起祥 許靖華

海底擴張學說吹響了地學革命的號角

撰文/何起祥 許靖華

哈雷·海斯(1906—1969）是一位對地學革命有著劃時代貢獻的海洋地質學大家。由他首創的海底擴張學說，敲響了“固定論”的喪鐘，宣告了“地槽論”百年統治的終結。在島弧體系、海底重力異常、輝綠巖及其蛇紋巖化和地幔對流等研究領域，海斯都有創造性的建樹，是當之無愧的一代巨匠，史稱當代海洋地質之父。

海斯于1906年5月24日生于紐約。1923年入耶魯大學主修電子工程。2年后改學地質。1927年獲學士學位后，在羅得西亞工作兩年。回國后入普林斯頓大學地質系攻讀博士學位，研究弗吉尼亞的蝕變輝長巖。1932—1933年，海斯在新澤西州的魯特哥爾斯（Rutgers）州立大學執教，翌年，在位于華盛頓特區的地球物理實驗室工作一年。1934年，入普林斯頓大學任教，數十年如1日，直到離開人間。1950—1966年間，海斯任普林斯頓大學地質系主任長達16年之久。他還是南非開普敦大學和英國劍橋大學兼職教授，美國預備役海軍少將。

第二次世界大戰期間，海斯應征入伍，到太平洋艦隊服役，在“USS約翰遜角”號運輸艦上擔任艦長，從此終生與海洋結緣。服役期間，海斯曾多次橫越太平洋，來往于馬里亞納群島、菲律賓群島和硫磺島之間運送兵員。艦上的回聲測深儀記錄到許多形態渾圓、頂部平坦的海山，高逾數千米，從平展展的海底上拔地而起，使他驚訝不已。他用普林斯頓大學首任地理學教授蓋奧特的名字來命名這些“海底怪物”，這就是“蓋奧特”一詞的由來。憑著直覺，他覺得那些星羅棋布的海山很可能都是沉沒的火山島。至于為什么會沉沒，又為什么長了一個怪怪的平頂，他一時找不到合適的答案。戰后，海斯報道了他的發現。據他當時的統計，這樣的平頂山在太平洋的那一片海域至少有160多個。

海斯是一位目光遠大的地球科學家。自與海洋結緣后，一直關注海底的火山活動和海洋調查事業的發展。大洋中脊的發現，使他振奮不已。1959年，海斯在給美國海軍研究辦公室的一份報告中，根據大洋中脊的最新調查資料，首先提出了“海底擴張”和海底增生的思想。但是，他當時并沒有使用“海底擴張”這個詞匯。這份報告流傳很廣，引起了地學界的普遍關注。1961年，美國海岸和大地測量調查局的海洋地質學家羅伯特·迪茲正式啟用“海底擴張”一詞來概括海底增生和更新的過程。

1962年，恩格爾主編出版了一本題為《巖石學研究》的文集，紀念著名巖石學家布丁頓。布丁頓是海斯的老同事。海斯應邀為該文集寫了一篇文章，題為“洋盆的歷史”。那是他1960年以來多次演說的一個總結，比較系統地闡述了海底擴張的思想。他在文章中說，大洋中脊其實并不稀奇。只不過是一組斷到地幔的深裂縫而已。地球深部的熔融巖漿沿著這些裂縫噴溢而出，一邊形成新的洋底，一邊將早先形成的洋底自動地推向兩邊。隨著洋底的運動，熾熱的巖漿逐漸冷卻，熱量消散，洋殼下沉，密度增加，最后在大陸邊緣的海溝深處沿著畢鳥夫帶扎到陸殼下面，重新回歸地球的深處。整個過程就像一個永動的傳送帶，維持著洋底的更新和地球的物質循環。按照海斯的觀點，大西洋正在擴大，太平洋正在縮小。文如其人。在這篇文章中，海斯沒有為這個新的學說大聲吶喊，更沒有為自己的科學發現大肆吹擂。他似乎只是絮絮叨叨地在向一位老朋友訴說一個海洋的故事。他在文章的前言中謙遜地把這一劃時代的發現稱為“地球的詩篇”（An Essay of Geopoetry），給后人留下了無窮的回味。

一石激起千層浪。海斯的詩篇震動了整個地學界。山雨欲來，新潮涌動。1966年11月，在紐約的戈達德空間研究所，舉行了一次關于地殼演變的專題討論會。會上的16篇主題報告中，竟然有6篇聚焦于地球的磁場。在同月舉行的美國地質學會的年會上，這些資料得到進一步的傳播，引起了人們更大的興趣。在翌年4月舉行的美國地球物理學聯合會的年會上，海斯應邀作了一個特別報告，詳細介紹了海底擴張的概念和歷史，得到了與會者一致的支持和贊揚。

海底擴張假說回答了許多長期使人撲朔迷離的基礎地質謎題：為什么洋底都是玄武巖？為什么洋底沒有老于1.8億年以上的巖石？為什么經過如此漫長的地質歷史，海底卻依然只有極少的一點點沉積物？至于驅動海底擴張的動力，海斯相信霍爾姆斯的地幔對流，而不是艾利的均衡論，也不是卡瑞的地球膨脹說。海底擴張學說吹響了地學革命的號角，為板塊構造理論奠定了第一塊基石。歷史證明，海斯寫下的不是一般的詩篇，而是地學革命的宏偉史詩，人類認識地球的歷史將因它而改寫。那是革命的前夜，山雨欲來風滿樓。海斯已經聽到遠處隱隱的雷聲了。

海斯點燃了這場革命的導火索，但是卻沒有看到這場革命的勝利。1969年8月25日，海斯應邀到馬薩諸塞州的伍茲霍爾參加美國科學院空間科學局的一次會議，在主持會議的過程中，心臟病突發，不治身亡。半年以后，“深海鉆探計劃”完成了南大西洋的第三航次，證明了海斯的海底擴張學說。