杰森 · 摩根（1935—2023）

編譯 許林玉

1967 年，在華盛頓哥倫比亞特區舉行的美國地球物理聯盟（AGU）年會上，杰森 · 摩根（Jason Morgan）發表了一篇開創性的論文。該論文稱，地球表面由十幾個堅硬的板塊組成。它們形成于大洋中脊，在相互交匯的俯沖帶遭到破壞，并沿著大斷層相向運動。他在隨后發表的其他論文中解釋說，火山形成于板塊俯沖地帶，大陸碰撞的地方會有山脈拔地而起，而板塊邊緣的擠壓和剪切則會引發地震。之后的十年間，“板塊構造”理論被廣泛接受。摩根被任命為普林斯頓大學助理教授后不久，就提出了堪比達爾文進化論的地質學理論，并因此徹底改變了地質學。2023年7月，摩根與世長辭，享年 87 歲。

摩根出生于佐治亞州薩凡納市。中學畢業后他考取了佐治亞理工學院，并對物理學產生了濃厚興趣。他曾在美國海軍服役兩年，在海軍核動力學校擔任教員，之后進入普林斯頓大學，師從羅伯特 · 迪克（Robert Dicke，2019年諾貝爾物理學獎獲得者）攻讀相對論物理學博士學位。1964年獲得博士學位后，摩根成為地球科學系的博士后，并于 1966 年晉升為助理教授。

迪克對萬有引力很感興趣，對“萬有引力常數”實際上是否恒定這一問題尤其著迷。有一個假設是如果引力減弱，地球就會像氣球一樣膨脹。他讓摩根從地球的地震模式中尋找這方面的證據。當時，摩根正在研究地震以尋找引力波的地球物理跡象。此前，地球科學系主任哈里 · 赫斯（Harry Hess）曾繪制海底地形圖，發現洋中脊——巨大的海底山脈鏈——就像棒球的接縫一樣環繞地球兩圈。他指出，新的地殼會在海脊處形成并分離出去——這種機制被稱為海床擴張。最終，地震假說比迪克的氣球假說更能支持赫斯的觀點和板塊構造概念。

與此同時，英國劍橋大學研究生弗雷德 · 維恩（Fred Vine）發現，海洋地殼中有磁條帶：地球磁場會改變極性，北極會變成南極，反之亦然，時間尺度從幾萬年到幾百萬年不等。當海脊熔巖冷卻和擴散時，磁場的方向會在海床內“凍結”，產生與海脊平行的條紋——這證實了赫斯的想法。赫斯將維恩聘請過來，讓他與摩根在同一個辦公室辦公。雖然兩人沒有一起發表過論文，但幾十年后摩根告訴《量子雜志》（QuantaMagazine），在普林斯頓大學為板塊構造理論作出貢獻的許多人中，維恩對他的幫助最大。

摩根想起他在學校學過的球面三角學，知道如何定義板塊運動，即圍繞球面上的固定點或“極點”旋轉。隨著時間的推移，兩極可能會偶爾發生變化，但板塊內部不會變形。這一模型可解釋所有的觀測結果。在1967年美國地球物理聯盟年會上的演講和隨后的一篇論文中，摩根均以“隆起、海溝、大斷層和地殼塊”為題，介紹了自己的發現。

摩根對地球物理學的第二大貢獻是對地幔對流進行了研究，并揭示了板塊運動的原因。他從兩極和板塊旋轉的角度解釋火山鏈現象——夏威夷島火山鏈就是典型的例子。該火山鏈在中途島附近突然出現大拐彎，這表明相鄰板塊已在大約4 000 萬年前進行重組。

摩根提出，這些火山鏈都是軌道——當地幔中的熱上升流（稱為羽流）接近地表時，它們就會引發其上方板塊的火山活動。隨著板塊的移動，就會產生線狀火山鏈。由于羽流流動性小，因此可以根據這些軌道推斷出板塊運動的歷史。摩根還制作了計算機模型，將理論上的軌道位置與地質上的軌道位置進行比較——在當時，這種方法很有創新性。

摩根的整個職業生涯都是在普林斯頓大學度過的，直至2004年退休。摩根善解人意，樂于助人，教學上也卓有成效。摩根一生榮譽等身，2002年榮獲美國國家科學獎章?？梢哉f，近代以來，他在地質學知識方面作出的貢獻無人能及。

資料來源Nature