地球消失的记忆

相信很多人对电影《梦戒之旅》并不陌生，甚至每次看电影都会被深深打动在这部电影中，主人公的曾祖母可可是过去与未来，消失与存在最重要的连接点当背景音乐《请记住我》响起时，我想起了几年前去世的曾祖母

我的曾祖母是一个和蔼可亲的人小时候我一直喜欢睡在她怀里，因为每次醒来她都会偷偷给我吃零食但在她去世的那一刻，那些记忆只属于我然后，一个问题浮现在脑海:如何证明某样东西真的存在过

对于人来说，是储存在大脑中的记忆那么地球的记忆是什么呢没有神经元作为存储介质，地球的记忆是几经波折最终测得的地质年龄，还是无数次地质运动改造的岩石记录

图1《梦环之旅》来自皮克斯动画工作室虽然电影是一部喜剧，但故事中对生死的深刻探讨还是让人潸然泪下

地球年代测定的曲折历史

17世纪，在现代科学运动的影响下，物理神学运动试图通过科学解释地球的创世史在这种思潮的影响下，爱尔兰大主教詹姆斯·休歇尔于1650年从《圣经》中推导出世界是在公元前4004年10月23日被创造的因此，当时大多数欧洲基督徒认为地球只存在了不到6000年

当然，科学并不止于此地质学家确信地球的年龄远不止6000年，但如何用科学方法确定年代是个问题艾萨克首先挑战了这个问题他假设地球是一个大热铁球经过实验和换算，牛顿认为地表温度可能需要5万年才能降到现在的水平牛顿之后，布丰通过实验把这个时间增加到了75000年但是牛顿毕竟对热力学不太熟悉，最后开尔文在1862年做了改进，他的年龄在0.2到4亿年之间

直到20世纪初，人类才能够确定真正地球的年龄，这与一个熟悉的人物有关——卢瑟福1905年，卢瑟福在耶鲁大学做了一个关于放射性年代测定的科学报告卢瑟福意识到铀裂变会产生氦，可以通过测量岩石中氦的质量来估计年龄在对一些岩石进行初步测量后，地球的年龄被推至5亿年，卢瑟福认为实际年龄会更长，因为可能会有一些氦泄漏出来

图2欧内斯特·卢瑟福，他是公认的核物理之父和放射性测年的理论创始人。

可是，放射性年代测定非常困难这种方法对仪器的灵敏度和准确度提出了很高的要求，不容易更进一步芝加哥大学的核物理教授哈里森·布朗和他的学生克莱尔·彼得森率先在这一领域取得突破铀年代测定法的建立非常曲折，帕特森的测量结果总是有很大误差排除各种影响后，他终于意识到，是无处不在的铅污染为了消除铅污染对实验结果的影响，他甚至建造了世界上第一个超净实验室经过曲折的探索，布朗教授的团队终于首次获得了地球的真实年龄——45.5亿年

图3芝加哥大学核物理教授哈里森·布朗和他的学生克莱尔·帕特森克莱尔·帕特森是世界上第一个知道地球确切年龄的人

时至今日，虽然各种放射性同位素测年方法已经逐渐完善，但地球的历史仍然难以厘清，尤其是那些古老的事件因为时间跨度越长，所用同位素的半衰期越长，分辨率越低，误差越大所以古代史的细节，人们很难知道

第二，不完整的岩石记录

日前，自学成才的独臂地质学家约翰·威斯利·鲍威尔带领一支科学探险队，探索了美国西部格林河和科罗拉多河流域的许多峡谷可是，当他们进入峡谷时，几个星期都没有消息很快，《芝加哥论坛报》上了头条新闻，说鲍威尔的团队卷入了致命的激流，永远消失在峡谷中就在大家不知所措的时候，鲍威尔的团队神奇地出现在了大众面前可是，仍然健在的鲍威尔确实在大峡谷发现了一个失踪点，这个失踪点困扰了地质学家150多年

照片4今天的科罗拉多河峡谷，摄于科罗拉多河的马蹄弯。

原来，鲍威尔进入科罗拉多河后，看到了一大块坚硬的结晶岩石，大部分是花岗岩和片岩与一般的岩石水平堆积不同，这些岩石层是沿着垂直方向排列的在这些结晶岩的顶部，有一条305米厚的水平红砂岩带

可是，鲍威尔在考察了垂直的结晶岩石后，他估计这部分岩石应该达到了3050米，但经过实际测量，他发现厚度超过2000米的岩石已经完全消失了他把这种奇怪的东西称为地层大角度不整合鲍威尔的观察确实是正确的100多年后，同位素测年结果显示，这些结晶岩石中最年轻的部分约有17亿年历史，而最古老的位于上部红砂岩中的部分只有5.5亿年历史也就是说中间相差了十几亿年，那些有十几亿年历史的岩层都消失了

其实早在18世纪前，现代地质学之父詹姆斯·赫顿就在英国海岸的悬崖上发现了类似的现象，于是他提出了赫顿不整合，也就是现在教科书上的地层不整合地层不整合在世界各地都很普遍，但碰巧的是，地球这缺失的10亿年历史之后，又发生了两个令人费解的事件:5.4亿年前的寒武纪大爆发，以及8亿年至5.5亿年前的雪球地球因此，有一种假说认为，大冰期雪球地球的湿冰川具有侵蚀和搬运3000至5000米厚岩石层的能力，这可能是10亿年来地层流失的原因同时，有人推测这种地层流失导致了寒武纪生命的大爆发但不同的假说都有各自的缺陷，如何解释这样的缺陷也成为了人们造地史的一部分

图5岩壁上出露地层不整合面:寒武系砂岩直接压在较老的维斯纽斯片岩的基岩上照片拍摄于亚利桑那州的黑尾峡谷

地球形成之初，地球内部释放的热量是今天的2—4倍，到处都是红色的汪洋大海今天，我们只能通过火山爆发时的熔岩湖来想象当时的环境在此期间，地球表面的大规模结晶岩石不会形成大陆，即使形成了岩石，也很快被高温融化，难以保存

图6位于非洲尼拉贡戈火山的世界上最大的火山熔岩湖的航拍照片。摄影师:布拉德利·安布罗斯

最早的陆地诞生于约43.5—44亿年前在其形成后40多亿年的历史中，伴随着板块运动，火山爆发和板块间的俯冲，地球表面的物质被带到地球深处，融化，消失只有那些能耐高温的石头才会被保留即使少数岩石被保存下来，它们也经历了充分的变质作用，如大别山—苏鲁UHP变质带地球历史上出现过几个超大陆，比如盘古和罗迪尼亚

图7地球形成的早期模拟和地球的卫星照片。

目前我们所知的地球上最古老的岩石是加拿大地盾西北部Slave Craton的Acasta片麻岩，年龄为40.25亿年但我们几乎找不到更早的岩石，因为任何岩体都难以承受早期的高温条件我们也很难恢复失去的大陆，因为所有的证据都来自岩石的记录，但岩石越老，转化越强，恢复越难如何恢复地球的记忆，是推动地球科学进步的重要动力

第三，消失本身也是一种记忆。

莱尔在《地质学原理》中指出，现在是认识过去的关键化过去为现在的现实方法，使地质学家孜孜不倦地探索地质时间中的线索但是在漫长的地质历史中，地球的面貌发生了很大的变化，并不是每一次变化都会留下痕迹这些消失的痕迹阻碍了人类对远古时代地球上未知事件的探索，成为地球消失的记忆

但是历史也告诉我们，我们不必悲观200多年前，现代地质学之父詹姆斯·赫顿说真正的地质时间可能远远超出人类的想象但他没有想到，仅仅过了一个多世纪，人类就得到了地球的真实年龄查理斯·莱尔在6500万年前就注意到了生物多样性的断层，但他只能将其归因于化石的丢失或化石的缺失一百年后，沃尔特·阿尔瓦雷斯发现没有化石的粘土层中铱含量极高，而铱在地球上很罕见，但在流星中很常见因此，沃尔特最终提出了恐龙灭绝的突变理论因此，新技术的出现将在未来继续揭示地球的未解之谜，比较行星学的研究可能会填补地球缺席的历史

探险家麦哲伦曾经说过，从比奇到盟友，盟友到沧月岛，再回到比奇，地球是圆的！但现实是，无论人类是否环游世界，地球永远是圆的地球进化成适合人类居住的环境，代表着岩石记录的消失，也是地球进化历史的一部分

物换星移，物换星移，留给人类的地质遗迹总是有限的，但或许消失本身就是认识地球的重要信息。