兩極科學之謎

位夢華

兩極的居民與生物

中國有個北極村，那就是黑龍江的漠河。它是中國最靠北的地方，但離北極圈還有一千多千米。從漠河往北，穿過北極圈，進入西伯利亞北部的廣袤地土，才算進入了北極。

和南極不同的是，北極最冷的地方不是在北冰洋的中心地區，甚至也不在北極圈以內，而是在西伯利亞東部的奧伊米亞康，位于北緯63°16.2′。1885年2月其以零下67.7℃的正式紀錄獲得北半球“冷極”的稱號，1964年1月又測得了零下71℃的低溫。在那種情況下，魚一釣出水面，馬上就凍成冰棍兒。但是，這比南極的最低氣溫紀錄還要高一些。1960年8月24日，在南極中心地區測得的最低氣溫為零下88.3℃。在那種情況下，一碗開水潑到空中，落到地上就變成冰雹。當然，地球表面也許還有更冷的地方，不過是人類沒有到達或者還沒有氣象觀測數據而已。

南極大陸是地球上最孤立的大陸，它離最近的大陸南美洲也有一千多千米。而且，整個南極大陸幾乎都在南極圈以內，終年為冰雪所覆蓋，古代人類赤身裸體，不可能到達那里，所以南極沒有土著居民。而北極中心是大洋，周邊是陸地，且與南方的陸地連在一起，所以北極有土著居民。北極的土著居民，從西伯利亞諸民族到北美洲的愛斯基摩人都是黃種人。他們是從中亞地區遷移過去的，和我們是同一個祖先。其中，最有特色的是愛斯基摩人，他們也許是世界上最強悍的民族。而居住在歐洲北極地區的拉普人，自稱薩米人，雖然看上去具有白人的血統，但同樣也有蒙古人種的基因。

北極和南極還有一個不同之外，那就是生物。北極的生物種類繁多。陸地上最大的動物是麝牛，其次是馴鹿、狼、狐貍和旅鼠，還有大量的植物和昆蟲；海洋中最大的動物是鯨，還有海象、海豹和各種魚類及蝦類。當然，北極最著名的動物是兇猛異常的北極熊，被稱作“北極之王”。北極熊本來是陸地動物，是從棕熊進化而來的。但它們的家在北冰洋的冰蓋上，主要以海豹為食。有時候，北極熊也到陸地上來找東西吃。熊媽媽則要到陸地上雪厚的地方挖一個洞，在里面生兒育女。

除了北極熊以外，北極最可怕的生物是蚊子。它們個子很大，成群結隊，像是轟炸機，而且不怕死，見了人就猛撲過來，輪番進攻，前仆后繼，再厚的衣服也能叮進去。

南極半島除了最北端之外，沒有開花植物，只有最低等的植物苔蘚和地衣。而在為巨厚的冰川所覆蓋的南極中心區，連苔蘚和地衣也沒有，只能找到極個別的細菌。南極陸地最大的動物是種螨蟲，身長只有2 ～3毫米，一年中有300多天被凍成冰棍兒睡大覺。而在周圍的大洋里，則有各種各樣的鯨、海豹和大量的磷蝦。當然，南極最著名的動物是企鵝，被戲稱為“南極居民”，看見人就會跑過來，看看你在干什么。

大陸與海洋的起源

沿北冰洋岸邊散步，有兩種東西到處都是，一是大大小小的鵝卵石延綿無窮；二是各種各樣的白色漂木比比皆是。這些東西是從哪里來的呢？

石頭來自深山，這是毫無疑問的，經過長途沖刷和搬運，才成了現在這種樣子。然而，北極不長樹木，怎么會有木頭呢？唯一的解釋就是從遙遠的南方漂流過來的。在過去，愛斯基摩人就是靠這些木頭來取暖做飯，構筑房屋的。現在，已經有了電和煤氣，沒有人再去揀這些木頭。它們只能靜靜地躺臥在岸邊，有的是整棵的樹干，有的是破木斷枝，都已經浸泡得變成白色，隨時都在提醒著人們，大海和陸地有著密切的聯系。

然而，無論是卵石還是漂木，它們之所以來到北極，則完全是水的功勞。那么，這浩瀚的大海，汪洋的水體又是從哪里來的呢？據地質學家說，地球上的水可能是從石頭里釋放出來的。

原來，地球上有大量其成分中含有水的巖石，如含水的硅酸鹽類，是在地球冷卻的過程中逐漸形成的。后來，可能是在地球形成最初十億年的后期，含在巖石里的水便以液態形式漸漸釋放了出來。水往低處流，并在地球表面低凹的地方積聚起來，越積越多，浩瀚無邊，形成了今天所看到的覆蓋地球表面3/4的巨大水體。

那么，地球上怎么會有陸地和海洋之分呢？這是因為，地球在形成初期，由于重力分異作用，重的成分下沉而輕的成分上浮。所以，有些硅酸鹽性淺色的物質就浮上表面，形成一層外殼，最典型的就是花崗岸。但是，這層外殼的厚度并不是均勻的，有些地區的地殼厚，因而突出出來，這就是最初的陸地。而在另外一些地方，由于地球內部的物質仍需要不斷地外溢，所以一些硅鎂性深色的物質，通過一些長長的裂縫，從地幔中不斷涌出，并向兩側推展，形成了一些洼地，這就是最初的海洋。最典型的就是玄武岸，這是構成海洋地殼的最基本的巖石。當從巖石中分離出來的水，漸漸充滿這些洼地的時候，地球上的陸地和海洋就最后形成了。這一過程大約用了十億年。

原來，研究地球的科學家認為，地球上的陸地和海洋都是固定不變的，從它們形成的時候起，一直停留在原地，就是現在這個樣子，這叫做“固定論”。后來，科學家們終于認識到，事實并非如此，結果就導致了地球觀的一場革命。有一個人在這場革命中起到了至關重要的作用，他就是魏格納。

魏格納與大陸漂移

科學并不神秘。在我們司空見慣的現象中，往往就包含著極其深刻的科學道理。一些偶然的發現，常常就會揭示出某種普遍的規律。在中世紀的地理大發現之后，人們終于可以把各大陸的輪廓比較準確地繪到地圖上，于是便看到了一個極其有趣的事實，即大西洋兩岸的陸地，凹凸對應，大小一致，就像是一張報紙，被撕成兩半似的。然而，雖然許多人都注意到了這一現象，卻并沒有把它當回事。

早在1620年，就有人提出，根據大陸的形狀來看，南北美洲有可能和非洲及歐洲大陸曾經連接在一起。因為沒有實際資料作依據，所以不了了之。到了19世紀末期，由于地質資料愈來愈豐富，有人又重新提出了這一猜想。因為南半球各大陸上的巖石非常一致，地層非常接近，將它們拼湊到一起即可構成一塊單一的大陸，稱之為岡瓦納古陸。但這一猜想因資料有限，證據不足，并沒有引起足夠的重視。

進入20世紀以后，地球科學的積累已經達到了從量變到質變的程度，人們的觀念正面臨著一場新的變革，魏格納應運而生，再一次舉起了大陸漂移這面旗幟。

魏格納，1880年11月1日出生在德國。長大之后成了一名氣象學家，但卻對地質和地球物理學有著濃厚的興趣。1912年，在一次演講中，他正式提出了大陸漂移的假說。他認為，既然地球的物質在重力，即磁力的作用下能夠發生垂直流動，那么在水平力的作用下，它同樣應該能夠沿水平方向移動。但是，要使如此巨大的大陸塊體沿水平方向漂移，沒有一種相當巨大的能源作動力是絕對不可能的。而在魏格納的時代，由于條件所限制，這種力量是無論如何也想象不出來的。

為了支持自己的觀點，魏格納收集了大量的證據，如大西洋兩岸多得驚人的化石、巖層和地質構造的相似性及親緣關系。1915年，魏格納發表了他的名著《大陸與海洋的起源》，在地質界引起了軒然大波，爭論長達半個世紀。直到20世紀50年代初期，海洋地質學家在研究洋底地形的時候發現，在所有大洋的中部，都有一條連綿不斷的海底山脈，長達數萬千米。人們把這些海底山脈叫做大洋中脊。測定了大洋中脊大量巖石標本的絕對年齡以后，結果發現，所有的大洋中脊都很年輕，都是在大約1.35億年以前開始的白堊紀之后形成的。后來，人們發現了一個更加奇怪的現象，即從中脊往外，巖石的年代越來越老，而巖石的磁性則成明顯的條帶狀分布，而且是對稱的，于是提出了海底擴張的假說。而海底擴張，正是大陸漂移的原動力。由此產生了板塊運動的概念。

海底擴張和板塊運動，給了大陸漂移的觀點以強有力的支持。魏格納的學說終于取得了決定性的勝利。