第五篇地球未解之謎03

蘇聯科學院地磁、電離層和無線電波傳播研究所的一些學者認為，球形閃電產生於雨水落進普通閃電槽裏之時，它的分子粘滿正離子和負離子，從而形成非同一般的外層，即形成一個球形的特殊外殼。

有些學者根據已知氣體的性質加以判斷：球形閃電消失後的淺褐色煙霧，是二氧化氮，而空氣中相當強烈的清新氣味則是臭氧。從而推測，球形閃電可能是因為有某種氣體進入臭氧集中區。使臭氧很快分解而形成。

還有很多學者認為，球形閃電是一個等離子凝團，是一種脫離開原子的電子離子混合物。不過這種等離子體不像在熱核反應時變得那樣極度熾熱，而是“冷的”，基本上就像日光燈裏的氣體一樣，不能熾燃。當氣體放電的時期，它才能產生，而雷雨時的閃電就是這種放電。等離子凝團無論在普通閃電後，還是在普通閃電的“鋒芒上”都能產生和出現。在此情況下，球形閃電“竊取”了普通閃電並從那裏得到生成的能量。

火山爆發之謎

火山噴發是地下岩漿噴發於地表的現象。火山噴發的景象壯觀而奇特，同時伴有驚人的破壞力量。早在公元79年，意大利的龐貝城就毀於維蘇威火山爆發。

火山爆發所造成的嚴重災害，引起了科學家們對火山研究的重視。自18世紀開始，特別是19世紀以來，科學家們開始從地球物理學的角度去探索火山的成因，先後提出了幾種火山成因假說。

早期的地球散熱說認為，地球由於不斷散熱使地殼冷卻而收縮，因此壓迫了地球內部的熔融體。熔融體的原體積相應縮小而產生強大的“彈力”作用。外部壓力不斷增加，地球內部的岩漿通過不同途徑噴出地表，即形成火山爆發。

與散熱說類似的岩石粉碎說認為，地球由於逐漸收縮而產生強大的內壓力，這種壓力促使地球內部產生熱能，並把岩石粉碎為熔融體。熔融體沿著地殼薄弱地帶進射而出，造成火山活動。

還有一種海水滲透假說，它的觀點是，鑒於世界火山帶大都分布在太平洋、大西洋、地中海等大洋沿岸和島嶼上，也就可以認為：海水通過裂隙滲透到地殼下部的灼熱岩漿區裏，被蒸發為水蒸氣，產生極大的張力引起爆炸，並形成火山通道，迫使熔融的岩漿沿著火山通道噴出地表。

顯然，上述幾種假說由於受到當時對地球認識局限性的影響，不同程度地存在著錯誤。如岩石粉碎說，即對地球內部熱能產生的假設，明顯是錯誤的,據此提出的火山成因說自然不能成立。又如海水滲透說，依據更不可靠，因為根據我們現有的實驗，地下30千米處溫度就有400℃左右，水在這裏早已汽化，不可能呈液態滲透到岩漿源區內。另外，這一假說也無法解釋與海水無關的大陸區火山。

進入20世紀60年代以後，隨著海洋科學的發展，人們在積累了大量地殼運動資料的基礎上，創立了板塊構造理論，於是一些科學家把火山活動與板塊運動聯係起來。

世界火山的分布是有一定規律的，絕大多數位於大陸與海洋的交界處，或大洋中脊及裂穀上。這些地區大多是板塊的邊緣，少數位於板塊的中央。地球上的火山，用板塊學說可以分為板塊邊緣火山和板塊內部火山。如環太平洋火山帶都分布在太平洋板塊的周圍，是板塊邊緣火山；夏威夷火山位於太平洋板塊的中央，就是板塊內部火山。

板塊邊緣火山又可分為兩種，一種是沿板塊增生擴張帶分布的火山，如沿大洋中脊分布的火山帶，一般為以玄武岩為主的一次性噴發火山。另一種是沿板塊碰撞消亡帶分布的火山，如環太平洋東部火山勞瓶位於太平洋板塊與北美、南美板塊碰撞消亡的地帶；地中海一印度尼西壺火山帶，就位於非洲板塊、印度板塊與歐亞板塊、太平洋板塊相碰撞消亡的地帶，一般為以岩質為主的多次性噴發火山。

火山成因的板塊學說認為，在板塊增生擴張地帶，軟流圈內的熔融岩漿不斷上升湧出，從而形成火山噴發。在板塊的碰撞部位，其中有的板塊被壓迫下沉插入地幔之中，當下沉板塊移動到軟流圈時，由於來自地幔的熱能和相鄰板塊的摩擦熱能，使板塊部分熔融，這部分熔融的岩漿就常常在壓力作用下，上升噴溢於地表，形成火山。

板塊構造理論雖然能夠很好地說明板塊邊緣火山的形成過程，但是對板塊內部火山卻無法作出解釋，這類火山活動與板塊運動無關。

如位於海洋板塊中心的夏威夷群島，地質學家稱這些島上的火山口為“熱點”。熱點並不隨板塊一起移動，始終固定於一點噴發。板塊移動時，原來噴發過的地方隨即成了死火山口，熱點又在附近的地方噴發岩漿。隨著板塊的移動，熱點就留下一連串的死火山口。目前，全球已確定的熱點有60多處，夏威夷群島火山隻是其中的熱點之一。科學家們猜測，熱點所噴發的岩漿，可能來自地幔內層，但尚不明白這些岩漿是怎樣冒到地麵上來的。

除此以外，人們對板塊成因假說還提出了許多疑問，為什麽太平洋中脊的火山活動並不明顯?為什麽沒有環大西洋的火山帶?因此，關於火山爆發的原因，還有待於進一步探討。

地震和火山雖同為地球上的自然災害，但兩者的性質並不相同。地震主要以大地震動為主要特征，而火山爆發則以岩漿噴發為主要表現形式。從表麵上／來看，兩者不存在任何共同之處。唯一有點聯係的是，在理論上認為，兩者的威因都與板塊運動有關，地震帶與火山帶的分布大致吻合。巧合的是，對板塊內的地震和火山爆發都無法作出解釋。到目前為止，尚未發現地震和火山之間有什麽內在聯係。

石油形成之謎

據史書記載，早在漢代，我國的勞動人民就發現有一種從岩石中流出來的油脂，用火一點就會燃燒，當時的人們稱其為“石漆”，這種物質就是我們今天所說的石油。石油作為一種自然資源，是當今世界上使用最普遍的能源和極為重要的化工原料。

然而，關於石油形成的問題，自從100—200年前，俄國兩位科學家分別提出了石油的有機成因和無機成因以來，地質學家就分成了兩大學派，為此爭論不休。

世界上第一個試圖探索石油成因的是俄國科學家羅蒙諾索夫。他在1763年提出了一個假設：“地下肥沃的物質，如油頁岩、碳、瀝青、石油和琥珀……都起源於植物。因為油頁岩不是什麽別的東西，而是古代從結果實的地方和從樹林裏被雨水衝刷下來的植物殘體形成的黑土，它像淤泥般地深埋在湖底……樹脂和石油以它們的重量輕和可燃性表明它們也是同樣的成因。”

後來又有人繼承和發展了羅蒙諾索夫的觀點，形成了石油有機說理論體係，這一假說可具體概括為：石油是由埋藏在地下的動植物遺體變來的。石油一般生成在古代的沉積盆地或淺海和湖泊中，在漫長的地質年代裏，這裏堆積了幾百米至幾千米厚的沉積物，其中埋有許多動植物的遺體；這些生物有機物質經過幾百萬年的地質變化及一係列的物理化學變化，逐漸轉變為無數細小的油珠；油珠再匯成油流，油流則集中遷移到地殼中具有封閉構造的地層中儲藏起來，最終形成規模較大的油田。石油有機成因說自提出以後，地質研究工作者找到了大量的證據，用啵說明石油的有機形成過程。

盡管世界上找不到成分完全相同的兩種石油，但絕大多數石油都含有木同數量的碳氫化合物，這類化合物很容易氧化，在200℃以上便會分解，因而宙們隻能來自生物，而不可能來自地球內部和岩漿。另外，化學分析顯示，石油求碳12富集，碳13較貧。這兩種碳同位素比例與依賴光合作用的生物相似。

1980年底，一些美國科學家潛入加利福尼亞灣瓜伊馬斯海盆，考察那裏的海底熱泉，無意中目睹了在高達600~C的熱泉作用下，堆積在這裏承受著海水和地層巨大壓力的有機沉積物，就像處在石油廠的裂變設備中一樣，正在分解裂變成石油。

瓜伊馬斯海盆的這一發現為石油有機成因說提供了現實證據，同時也修正了有機成因說的一些推論，它說明石油的形成不一定要經曆上百萬年的時間，也不一定要埋藏到幾千米深的地下才能形成。

盡管有機成因說日臻完善，但隨著石油地質工作研究的深入，一些不利於有機成因說的證據漸漸顯現出來。人們注意到，在世界上已發現的3萬多個油田中，有8個特大油田占了全部儲量的一半左右。如果說石油是由剝植物演變而成的，那麽就不會出現這種情況；因為生物在地球上的分布雖然不均衡，有的地方多，有的地方少，但絕不會造成如此巨大的差別。

人們還注意到，洧些油田在垂直方向上分布很深，而且越往深處成油條件越好，油氣的產量高、壓力大，似乎在它的深部有源源不斷的油氣供給。

頗有意味的是，當初在勘探中國南海地區的油氣藏時，一些西方的石油公司從有機成因觀點出發，在分析了當地地層中一係列有機指標後，斷言這裏不可能生成供大規模開采的石油礦藏。而實際情況卻完全相反，南海地區打出了一個又一個高產油氣井。

因此，在過了一個世紀之後，石油成因的無機說在學術界應運而生，這一學術觀點最早是由元素周期律的發現者門捷列夫於1876年提出來的。他在實驗室看到水與金屬碳化物(碳化鐵、碳化鋁)能在高溫高壓下起化學反應，生成類似石油的碳氫化合物。受此啟發，他提出一種假設，地球上有豐富的鐵和碳，在地球形成初期可以化合成大量的碳化鐵，以後又與過熱的地下水作用，遂生成碳氫化合物；這些碳氫化合物沿地殼裂縫上升到適當部位儲存冷凝，即形成石油礦藏。

“碳化說”在19世紀末和20世紀初曾流行一時，然而，地球內部是否存在碳化鐵，卻是一個未知數；再者，即使存在碳化鐵，地球內部的高溫卻又使水無法到達，這樣就不會產生水和碳化鐵的化學反應。更何況石油的化學成分非常複雜，水和碳化鐵的簡單反應不能形成如此多樣的成分。由於存在著如此多的疑點，所以門捷列夫的假說流行了—個時期後就被人們拋棄了。

繼“碳化說”之後，1889年俄國的索柯洛夫提出了石油成因的“宇宙說”。他認為，地球在誕生伊始尚處於熔融的火球狀態時，吸收了原始大氣中的碳氫化合物，隨著原始地球不斷冷卻，被吸收的碳氫化合物逐漸冷凝埋藏在地殼中，之後便形成了石油。

進入20世紀60年代以後，天文學家利用光譜分析，在宇宙中發現了大量的有機物質，有力地支持了宇宙說。碳氫化合物不僅見於一些行星的大氣裏和彗星的彗核中，有的甚至可以構成巨大的分子雲。在隕石中，人們還找到了更複雜的有機物，它們顯然與生物作用無關。這些事實表明，許多有機物完全可以通過非生物途徑獲得。

在以上發現的支持下，現代主張石油無機成因說的研究者認為，在地球形成早期，後來生成石油的有機物便以甲烷及其他碳氫化合物形式參與了地球的組成，後來在地球內部熱力和壓力的促使下，它們從深部釋放出來，在某種有利的環境下進一步合成變成了石油。至於石油中含有的有機質，無機成因說的主張者們認為，那是原生石油在運移過程中受到了有機物的汙染，從而造成了石油成分的複雜化。同時，他們也不否認一部分石油可能來自生物，但大量的石油則來自地球的內部。

但是，還是有反對者指出，索柯洛夫的觀點有一個先天不足，他們認為地球形成時的大氣與現在差不多，不可能存在大量碳氫化合物，即使有的話，遇到高溫熔融狀的地球也早就分解了。

美國康奈爾大學的天文學家高爾德，站在無機說的角度批駁有機說時說，世界上油礦的規模比其他任何沉積礦體都大得多，已查明的油氣儲量也比原先根據生物生成說估計的高出數百倍之多；最難以解釋的是許多油氣田中含有大量的氦，但生物對氦的濃集不起任何作用；再有，生物作用無法說明世界油田分布高度集中現象(指中東)。

圍繞著石油成因，有機說與無機說的爭論已持續矛一個世紀之久，各自都有自己的理論依據和證據，誰也說服不了誰，在學術判關於石油的形成問題，至今難以定論。

人類進化之謎

達爾文在著名的