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地球混沌起始,海洋孕育生命,潮汐和月亮的形成

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:——《创世记》创世伊始,万物混沌,海洋——孕育生命的伟大母亲——也是自混沌而起。而这一组成模式一直延续到今天。新生的地球上,潮汐的存在远远早于海洋。一个巨大潮汐波就这样被撕扯而席卷到了太空中。月亮的诞生可能促进了地球上除太平洋之外的其他大洋地区的形成过程。一等到地球地壳完全冷却下来,降雨就马上开始了。当雨水慢慢地填满海洋盆地时,原始海洋的体量得到了快速增长。

地球混沌起始,海洋孕育生命,潮汐和月亮的形成

一切虚无而缥缈;深渊之上是一片黑暗。

——《创世记》

创世伊始,万物混沌,海洋——孕育生命的伟大母亲——也是自混沌而起。海洋到底是什么时候在地球上诞生的?人们有各种解释,众说纷纭莫衷一是。这毫不意外,都在意料之中。因为毋庸置疑,没有任何人能有幸见证海洋的诞生。然而无人见证就必然会导致观点出现分歧。所以,我在这里讲述海洋在年轻地球上的安家故事,将是一个从多方面拼凑而来的故事,还有整篇整章的细枝末节全是想象出来的。这个故事的基石就是那些地球上最古老的岩石,那些跟地球同生共长的岩石。而故事参考的其他证据都来自月球,地球的卫星的表面;还有些证据存在于太阳和璀璨星空的历史里。即使没有任何人能有幸见证宇宙诞生的动人时刻,但是,恒星、月球和岩石却在那里,现今地球上海洋的形成也确实跟这些见证者休戚相关。

我在这里写的故事至少发生在20亿年前,科学研究也告诉我们这个时间大约就是地球的年龄,也就是说,海洋跟地球几乎是同时诞生。人们现在通过测量岩石中所含放射性物质的衰变率,就能得到地球地壳中岩石的年龄。地球上所发现的最古老的岩石(在加拿大马尼托巴省发现的)距今约有23亿年之久。假若地球上的物质需要1亿年左右的时间来冷却沉淀形成地壳,那我们就可以得出结论,大约在25亿年前,地球在大爆炸中诞生了。但这只是最保守的估计,因为人们随时都有可能发现另一块更古老的岩石。[1]

年轻的地球在刚刚从太阳母亲那里脱离的时候,还只是一个充满着回旋气体的球体,这一炙热球体在宇宙的无垠黑暗中横冲直撞,剧烈的洪荒之力完全控制着它所走的路径和速度。慢慢地,这个带着熊熊火焰的气体球体冷却了。这些气体也开始液化,地球变成了熔岩质体。这些质体内的物质最终都按照特定的模式固定下来:最重的物质在中心,次重一些的物质围绕着中心,而最轻的物质形成了外围的边缘。而这一组成模式一直延续到今天。地心层是熔融的铁质,还一直保持着2亿年前的炙热,中间层由半塑性玄武岩构成,还有最外层的地壳——相较之下非常薄的坚硬外壳——由固体玄武岩和花岗岩所构成。

可想而知,年轻地球的地壳一定经过了数百万年的变化才成功从液体状态转变成固体状态,而且人们相信,月球形成——这件非常重要的事情——发生在地壳固化完成之前。当你在迷人夜色里散步于海滩上,凝望着海面上明亮的月光时,倾听由月亮所驱动的潮涨潮落时,请不要忘了月亮本身就是地球物质被巨大的潮汐波吸引到太空中所形成的(译者注:此学说后逐渐被学界抛弃),并且还要记得如果月亮是以这种方式形成的,那么这一事件也和海洋盆地以及我们现在所熟知的大陆板块的形成有很大关系。

新生的地球上,潮汐的存在远远早于海洋。地球表层的熔浆在太阳引力作用下如潮汐般在整个地球表面肆意翻腾。随着地壳慢慢冷却凝固变硬,这些“潮汐”才慢慢减弱,直到逐渐消失。那些持有“月球是地球之子”观点的科学家们认为,在地球形成的初期,一定是什么原因导致了这一不断翻滚的黏稠潮汐凝聚了足够的速度和动力,向上升到了难以想象的高度。这些地球上最大的潮汐目前已知产生于共振力,因为当时既是太阳潮汐形成的阶段,也同样是液体地球自由震荡的形成阶段,所以每一次太阳潮汐都被赋予了逐渐增大的动力,由于地球震荡的推动而产生每天两次的潮汐,每次都比前一次要更加巨大。物理学家们已经计算出来,经过500年这样的巨大而稳定增长的潮汐之后,那些向着太阳而去的潮汐已经变得过高,而不能够保持稳定。一个巨大潮汐波就这样被撕扯而席卷到了太空中。当然这个新产生的卫星立即就变成了应用物理定律的场所,它一直围绕着地球不断旋转,这也就是我们所称的月球。

人们有很多理由相信这一事件发生在地球地壳略微变硬之后,而不是在地壳部分呈流体状态的阶段。时至今日,地球表面还有一个巨大的“疤痕”,而这个“疤痕”或者说这个大坑就承载着如今的太平洋。根据一些地质学家的观点,太平洋海底由玄武岩构成,也就是地球中间层的组成物质,而其他大洋的海底由薄薄一层花岗岩构成,而花岗岩恰巧是组成地球地壳层的主要物质。我们立刻就想知道太平洋的花岗岩洋底去了哪里,而最容易得到的猜想就是,月亮形成时发生的剥离。而且这里也有进一步的证据,月球的主要密度远小于地球的密度(3.23相对于5.5)。这说明月球没有带走地球非常重的铁质内核,而仅仅带走了由花岗岩和玄武岩所构成的地壳外层。

月亮的诞生可能促进了地球上除太平洋之外的其他大洋地区的形成过程。当地壳有一部分被剥离出去,剩余的花岗岩表层必然会产生张力。也许就是月亮“伤疤”相对的花岗岩层恰巧开裂了;当地球沿着自转轴旋转的时候,裂痕也许就加大了,花岗岩块就开始漂流四散,走走停停,逐渐慢慢硬化成了玄武岩。玄武岩外层部分也逐渐变得坚硬,而漂移中的大陆也到了这里停歇,形成接纳海洋的中间盆地。尽管跟理论相反,但重要的地理证据似乎已经证明,如今主要的海洋盆地和主要的大陆陆地的位置,与地球早期刚刚形成时相比基本相同。

但这个故事只是猜想,因为月亮形成的时候还根本没有海洋。逐渐冷却的地球外包裹着厚厚云层,而且云层里包含着新生星球的大部分水分。在很长的一段时间里,云层表面是那么的炎热,以至于所有的水分还没有来得及落下,就又再次转换成了蒸气。浓密云层不断地进行自我更新,曾经厚重到没有任何太阳光线能够穿透它。所以,当时的地球笼罩在一片黑暗之中,在这漆黑的世界里到处都是炎热的岩石和气体漩涡,就在这时地球表面上雕刻勾勒出了陆地的大致轮廓和空空如也的海洋盆地。

一等到地球地壳完全冷却下来,降雨就马上开始了。地球从此以后再也没有经历过这样的暴雨。这些暴雨持续不断地下着,日夜不停,成年累月,长达数个世纪。雨水流向了皲裂已久渴待甘露的海洋盆地,落到初生的陆地大洲上,汇聚形成了大海

当雨水慢慢地填满海洋盆地时,原始海洋的体量得到了快速增长。但是在这个时候,海水里几乎还是没有盐分的。不断降落的雨水也是陆地溶解的标志,从雨水开始降落时,陆地就开始了被侵蚀溶解流入到海洋中。岩石的溶解、所含矿物质的运输、岩石碎块的漂移、矿物质溶解流入海洋等,这些都是无穷无尽不可逆转的过程,从未休止。经过了漫长的时间流逝,海洋因为大陆板块中的盐分的溶解变得愈加苦涩。

海洋如何产生了细胞质这一神秘又美丽的物质,我们不得而知。但是我们可以想象到,那温暖昏暗的海域里,生命要实现从无到有的诞生,温度、压力和盐度这些条件肯定都是至关重要、不可或缺的。无论是炼金术师用他的坩埚,还是现在科学家在实验室里都无论如何也无法复刻这三个条件相互作用所形成的结果。

在第一个活细胞产生之前,也肯定有过很多尝试和失败。在温暖而盐度适宜的原始海洋里,二氧化碳、硫、氮、磷、钾和钙组合形成了特定的有机物质。也许有机物质是复杂多分子细胞质产生的过渡阶段,而就是这些分子不知怎样的获得了能够不断再生的能力,从此进入了生命的长河。但是现在还没有人能足够聪明地说明这件事情的来龙去脉。

最初的生命物质可能有着极其简单的组织结构,就像是人们今天知道的一些细菌一样,没有动植物分界线,仅仅有模糊区分出生命物质和非生命物质的界限。最初的生命是否具备叶绿素这种物质是值得怀疑的。因为叶绿素需要在阳光下将无生命的化学物质转换成组织内的生命物质,然而在当时黑暗的地球里,几乎没有阳光能够穿透那不断产生降雨的厚厚云层而照射进地球上昏暗的世界里。也许海洋母亲的第一个“孩子”依靠海洋中的有机物质生活,或是像现存的铁细菌和硫细菌那样,直接依靠无机物来生活。

当云层开始变得稀薄,黑暗的夜晚变成了带着微光的白日时,太阳终于第一次照射到海洋上。这一次,海洋上一些漂浮的生命物质,肯定具备了充满魔力的叶绿素。只有当这些生命物质可以开始利用空气中的二氧化碳和海洋中的水分,在阳光下合成它们所需要的有机物的时候,真正意义上的植物,才第一次生成了。

还有另外一种组织没有叶绿素,但是需要有机食物维持生命。它们发现可以通过狼吞虎咽地咀嚼植物而为自己谋一条生路,由此产生了第一种动物。而且从那天起,世界上的每一种动物都延续了它从远古海洋中学到的这一习惯,所有动物都直接或者间接地通过复杂的食物链,依赖于以植物为食而获取生命力。

那漫长的时间里,陆地上都没有生命的奇迹。因为海洋里那小小的生命种子无法离开给予一切滋养一切的海洋母亲,几乎没有任何生命种子能在引导下上岸生活。那时的陆地一定是一片荒芜而又风雨不停的不毛之地,对生命的苛刻敌意远远不是语言所能描述。我们可以想象,那一片全是裸露岩石的大陆之上没有一星半点绿意覆盖,因为那是一片无土之地,没有陆地植物来帮助形成土壤,也没有植物根系来帮助土壤附着在岩石之上。我们可以想象,那一片全是岩石的大陆上,除却倾盆暴雨声和呼啸狂风声,便是一片绝对寂静的大陆。那时的大陆上没有一星半点的生命之声,因为所有岩石表面全是一片死寂。

同时,这个星球也在逐渐冷却,首先在地球的坚硬地壳形成之后,逐渐冷却的过程进入了更深的地层。随着地球内部慢慢冷却收缩,内层逐渐从外壳脱离。而地球外层也开始让自己去适应已经缩小了的内部球体,所以地壳上出现了层叠和褶皱——也就是说,地球上开始出现山脉。

地质学家告诉我们,那暗无天日的时光中,山脉构造阶段(通常被称作“革命”时期)至少经过了两个时期。可是斗转星移,山已无棱天地开合万千,如今甚至没有一块记录这个过程的岩石保留下来。而从此10亿年之后,地球地壳又迎来了第三次剧变再造之期,当时那些雄伟壮丽的山脉唯一留在今日的“幸存者”是加拿大东部的劳伦山脉,还有哈德逊湾周围一马平川的广阔花岗岩地可以作为证据。

构建山脉的时期仅仅加速了陆地风化侵蚀的进程,细碎岩石和其中所含的矿物质都流回到海洋之中。山脉上升起的物质成了大气层上层的酷寒的牺牲品,在冰雪肆虐严霜漫天的不断攻击之下,岩石不断土崩瓦解,细碎成屑。雨水猛烈地打在山丘斜坡之上,汹涌澎湃的滔滔流水急流而下的同时也带走了山脉中所蕴含的物质。当时,陆地上仍然没有附着丝毫植被,无法抵挡雨水的洪荒之力。(www.xing528.com)

海洋中的生命正处于不断进化演化之中。最早的生命形式没有留下一星半点的化石资源可以让我们探究辨别。它们有可能是软体生物,没有任何硬壳能被保留下来。早期形成的岩石层经过酷热炙烤和巨大压力,到如今早已发生了翻天覆地的变化,地球地壳折叠起的褶皱里任何可能含有一星半点信息的化石早就被摧毁了。

然而在过去的5亿年间,岩石保存了化石信息。寒武纪开始的时候,生命历史长河首先在岩石上开始了历史的记载。海洋中的生命已经有了巨大的演化,所有主要的无脊椎动物群都已经演化出来了。但是仍然没有任何脊椎动物、昆虫甚至蜘蛛,也就是没有任何植物或是动物已经演化到可以进军到“禁地”——陆地——上生活。所以地质时代中有超过3/4的时间里,各陆地板块都是荒无人烟不适宜居住的,而这个时期内海洋孕育了新的生命,它们在后期能侵占陆地,并改造陆地让陆地变得适宜生命居住。同时,地球还在不时经历剧烈的颤动,火山咆哮着烈火浓烟,山脉升起不久又被磨平,冰川在地球表面来往不停,你生我长,海洋不断逼近陆地,而后又自我退却。

直到3.5亿年前的志留纪时代,陆地生命的第一批先驱才匍匐上岸。 这一先驱就是节肢动物族,这一庞大种族后来演化出螃蟹龙虾和各类昆虫。这一先驱动物肯定有一些像现代的蝎子,但与其后代不同的是,它们从未断绝和海洋母亲之间的联系纽带,而是过着一种奇怪的半陆栖半水生生活,有一点儿像是如今在海滩上急急忙忙跑来跑去的沙蟹,时不时还要冲进海浪里湿润一下自己的鳃。

地球及早期生命演变历史表

续表

续表

鱼类在志留纪河流内不断进化,身体不断变小,在流水的压力下变得更有流线型。在干旱时期,即将干涸的池塘和湖里氧气的缺乏迫使鱼类发展出鱼鳔来储存空气。一种生命形式便拥有了呼吸空气的肺部,能够在干旱时期通过把头埋进泥浆中,仅留下可以呼吸的通道而得以生存。

动物仅仅凭借自身就能成功占领陆地这件事情颇值得玩味,因为只有植物才有第一次改善恶劣生存环境的能力。植物的帮助能将细碎岩石转变为土壤,植物能在雨水冲刷之下留住土壤,不让土壤被雨水冲刷流去。慢慢地,植物们柔和地征服了那些光裸的岩石,那片片死气沉沉的沙漠。我们对第一批陆地植物几乎一无所知,但是这些植物肯定与我们已经了解的生活在沿海滩涂的大型海草有密切关系,它们都发展出了强化过的根茎和可以紧紧抓牢岩石的根状物来抵抗海浪不停歇的拖拽。也许在一些周期性潮汐涨落的沿海低地上,一些这样的植物通过与海洋分离找到了生存的可能性。这个过程似乎是发生在志留纪时期。

通过劳伦革命塑造起来的山脉慢慢都消失磨平,随着从山峰上洗刷下来的沉淀物不断积淀在低地之处,陆地板块的大部分面积都掩盖在陆地之下。海水偷偷流进陆地盆地之中并在陆地之上四处流淌。生命演变发展得非常顺利。在阳光充足照射的浅滩滩涂地区上,生命发展得异乎寻常的繁盛。但随着海水撤回到深谷之中,许多搁浅滞留在陆地包围形成的港湾滩涂之中的生物也陷入困境。这些动物中有一些找到了继续在陆地上存活的法子。当时,湖泊、河岸和沿海湿地都是动植物的试验田,在这里动植物要么变得适应在新环境里生存,要么就是消陨于世间。

随着陆地不断增多而海洋面积不断减少,一种奇怪的类鱼生物出现在了陆地上。经过数千年的演变之后,它的鳍演变成了腿,并演变出了肺这个器官取代了鳔。在泥盆纪的砂岩之中,第一个两栖动物留下了它的足印。

生命之花在海洋和陆地之中同时绽放繁荣,不断演化诞生出了新的生命形式,同时也有一些原有的生命形式悄无声息地消亡。在陆地上,演化出了苔藓、蕨类和种子植物。巨大而奇形怪状又骇人的爬行动物一度统治了整个地球。鸟类学会了如何在海洋上空飞行生活。最先出现的小型哺乳动物因为惧怕那些爬行动物只能不显眼地潜伏在地球隐藏的裂缝里。

这些演变出陆地生活方式的动物们在选择上岸生活时,它们的身体里都蕴藏着一小部分海洋秘密,这一宝贵财富也遗传给了它们的后代,甚至直到今天,每一个陆地动物都在源头上和远古海洋保留着联系。鱼类、两栖动物、爬行动物、恒温鸟类和哺乳动物——每一种生命都在血管里流淌着富含钠、钾、钙的血液,而这些元素的组成比例几乎与海水成分完全相同。这可以追溯至数不清的几百万年前,当那位遥远的祖先成功从单细胞生物进化到多细胞阶段,首先发展出只有海水作为内循环液体的循环系统时起就遗传给我们继承的财富。同样,我们的硬石灰质地的骨架也是自寒武纪时期富含钙质的大洋传承给我们的财富。我们身体中每个细胞内所充盈着的原生质甚至都蕴含着所有生命物质共享的印记,这一印记自最初的简单生物从远古海洋中走出来开始就一直蕴含在所有生命之中。因为生命本身就是从海洋中开始的,我们中每一位都是从母亲子宫内的迷你海洋里开始个人生命的启航,并且在胚胎发育阶段重复着种族生命进化的步调,从用鳔呼吸的水生生物发展到陆生生物。

一些陆地生物后来又返回到了海洋中生活。在1.7亿年前的三叠纪时期,许多爬行动物在经历了大概5000万年的陆地生活之后又进入海洋中生活。这些巨大到令人敬畏的爬行动物中有些具有可以在水中滑行的像桨橹一样的四肢,有些演化出了脚趾间的脚蹼和纤长弯曲的脖颈。这些巨大的怪物在数百万年前就消失了,但是每当我们遇到外壳上全是藤壶(满满的海洋生活特征)的大型海龟的时候就会想到这些生物。很久以后,大概不超过5000万年前,一些哺乳动物也抛弃了陆地生活而又一次投入海洋母亲的怀抱。这些哺乳动物的后代就是今天我们熟悉的海狮、海豹、海象还有鲸鱼。

在陆地哺乳动物中,有一群生物选择了一种栖息于树木上的生存方式。它们的手经历了难以置信的演变,变得能非常熟练地操纵和检查物体,并且这项技能的发展伴随着优越的脑力发展,从而弥补了这些相对体型较小的哺乳动物在体力上的短板。最终,可能是在亚洲广阔陆地内的某个地方,这群动物离开了树木又一次适应了陆地生活。然后这群生物在数百万年间又演变出身体、大脑,从而化身成具有灵魂的人类。

而最终人类又找到了他重回海洋的方法。站在海岸边,他定是曾经满怀好奇与疑问地凝视海洋,满怀对自己血统不自知的认同。人类无法像海豹和鲸鱼那样从身体上真正的回归海洋。但是经过数世纪的发展,随着大脑技能、智力以及推理能力的发展,人类不断在他所能达到的最远程度上进行着探索发现,以至于人类能够在智力和想象力上重新踏入海洋。

人类建造了能够在海洋表面航行的船只。后来人类又不断发现了降至海底低浅部分的法子,随身携带着空气,因为作为一种陆地哺乳动物他早已不再适应水生生活,他需要空气进行呼吸。在人类无法进入的深海里,徜徉着令人着迷的旖旎,人类不断寻找着继续深入的法子。人类留下渔网来捕捉海洋生命,人们创造出机械的眼睛和耳朵用来再造他们在水生世界里早已丢失的感官,在人类潜意识世界里的最深处,人类从未忘记这一神奇而却早已远离的世界。

人类只能按照自己的定义重返海洋母亲。人类不能控制或是改变海洋,即使人类在短暂租用地球的时间里,已经征服和掠夺了陆地。在城市和城镇构造的人造世界里,人类经常会忘记所生活的星球的真实本质和漫长历史,其实在这其中人类的存在仅仅只占据了其中沧海一粟的时间。尤其是在漫长的海洋旅途之中所有这些事物的感觉让人类的感受尤为强烈,当他日复一日地凝视着不断后撤的地平线,瞭望着那波澜起伏的海面波涛;当夜幕降临,他通过星空移动知晓了地球自转的秘密;又或是当他遗世独立于天水一色之间时,人类对地球在宇宙间的孤独感同身受。那时,仿佛从未在陆地上生活过一样,人类知道了这个世界的真理,这是一个水做的世界,海洋覆盖并控制着这个星球,在这个星球上各大洲仅仅是陆地在蓝色地球表面上的暂时侵略者。

【注释】

[1]我们针对地球年龄的界定处于不断修订中,因为人类会不断发现年龄更为古老的岩石证据,也不断发明出精确的测定方法。北美洲发现的距今为止已知的最古老的岩石化石是在加拿大地盾区域。其精确年龄尚未测得,但从马尼托巴湖和安大略湖地区发现的一些化石大约已有30亿年的年纪。甚至在俄罗斯和南非都发现了更古老的化石。地质学家普遍持有观点认为现在对地质年龄的概念将在未来不断延长。人类对不同时期的时长都已经做出了试探性更改(见后表), 时代的定位也和10年前的研究相比延后了1亿年。在寒武纪时代之前是漫长又昏暗的悠长岁月,然而恰巧就是在这段时间里孕育着巨大的不确定性。这个时间的岩石还尚未含有化石成分。当时间尚未留下痕迹的时候,到底有哪些生命曾在地球上生活我们不得而知,尽管我们能通过间接证据推断出在岩石中呈现证据之前,生命就丰富地存在了。
地质学家们通过仅仅研究岩石本身,就成功地在历史长河中树立了几个非常重要的里程碑,如表中所示的元古代和始生代。这也说明北美洲东部那古老的格伦威尔山脉的10亿岁高龄。在那里岩石裸露在表面,就像是安大略湖区域一样,那里富含着数量巨大的花岗岩,无声证明着化石形成时生命的繁华如花,因为植物是普遍的碳元素的来源。在明尼苏达和安大略地区的平诺克山脉,即地质学家们之前称为“基拉尼”的山脉上可以得到17亿年的年龄分级。那些曾经高耸入云的山脉如今我们能见到的都成了低矮连绵的山丘。在加拿大、俄罗斯和非洲甚至发现了更古老的岩石,可以追溯到30亿年前,说明地球本身可能是在45亿年前形成的。

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