《地質學家的記時錄》:光是回答「地球年齡有多大」
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在遭受強風吹拂的西卡角(Siccar Point),現代地質學之父詹姆士.赫頓(James Hutton)發現某個岩面有兩個不連貫的沉積岩層序(sequence),下方層序 ...
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精選書摘TNL精選書籍,讓你站上文字巨人的肩膀,遠眺世界。
看更多此作者文章...訂閱作者收藏本文文:瑪希婭・貝約內魯(MarciaBjornerud)地球如何衰老(又強勢回春)在各種學科之中,地質學可說是大器晚成型。
行星的運行模式在十七世紀受到闡明,熱力學與電磁學的定律於十九世紀提出,原子的祕密則在二十世紀初揭櫫於世,而我們能夠得知地球的年齡,或清楚了解地球整體的運作方式,都是在這些成就之後。
這並不代表地質學家蒙昧愚蠢,只是地球一直是難以捉摸的研究對象——距離太遠又太近,無法讓人看個分明。
當其他學科大步邁進,利用望遠鏡、顯微鏡、燒杯、玻璃鐘罩(belljar)來闡述自然界時,地球還是不能透過鏡片觀看,或縮成可在研究室實驗的大小。
再者,我們身為人類的自我知覺,以及人類與其他萬物之間的因緣關係,總是深深干擾著我們對地球的解讀。
我們難以向後退,以清晰的視野觀看事物,自是不足為奇了。
比起任何其他科學學科,地質學更需要龐大的想像能力,也更需要對大膽的歸納式推理抱持開放的態度。
舉例來說,十八世紀的人要如何開始回答「地球的年齡有多大?」這個問題。
在西方世界,大多數人並沒有理由挑戰聖經的啟示,也就是地球的年齡是六千年左右(在一六五四年,愛爾蘭教會的大主教詹姆斯.烏雪〔JamesUssher〕以驚人的精準度,推算出神在公元前四○○四年十月二十三日星期天創世)。
當我詢問身處二十一世紀的學生,若拋開宗教上的先入之見,以及他們學到的四十五億年這個數字,自己要如何獨立問答這個問題,他們通常會說:「嗯,找到最古老的岩石,推算出岩石的年齡就可以了。
」但話說出口之後,才發現這根本不是答案──我們要如何判斷哪些岩石是最古老的,又如何判定它們的年齡?光是一開始就得動用到整套現代地質學的知識體系。
所以在一七八九年,一位蘇格蘭醫師,同時也是紳士農場主、自然哲學家,能夠慧眼獨具,在鄰近鄧巴鎮(Dunbar)的海岸所露出的岩床中,察見地質時間的廣袤,可謂成就非凡。
在遭受強風吹拂的西卡角(SiccarPoint),現代地質學之父詹姆士.赫頓(JamesHutton)發現某個岩面有兩個不連貫的沉積岩層序(sequence),下方層序的岩層近乎垂直,而上方層序的岩層則較接近預期應有的狀態,也就是呈平躺狀。
許多人過去都曾看過這個岬角;任何人乘船經過,都會小心翼翼避開它,以免被猛烈拍打岩石的海浪捲入。
然而,赫頓卻能看出,岬角上的岩石不只標示著危險的航行水域,同時也是已消逝地貌的鮮活見證。
對此,他提出兩項與當時想法迥異的解釋。
第一,他認為底下垂直的岩層是舊時山脈的遺跡,而昔日地殼隆起,造成海相地層翹起,因而在此形成山脈。
第二則是,他認為上下岩層層理遭到切割,代表著此處曾經過長時間的侵蝕,作用力足以夷平山脈,而覆蓋在上方的岩層,是堆積在山脈遺跡上的沉積物。
赫頓估算他自己的土地受到侵蝕的速率,據此主張岩面結構不連貫的現象──也就是現稱的交角不整合(angularunconformity)──顯示岩石受到侵蝕的時間漫長到難以測量,與聖經主張的地球年齡相較,相當於一段永無窮盡的時間。
透過此種簡單但革新的推算方式,赫頓顛覆了主流看法。
所謂主流看法是,地球的今昔呈兩種分歧的走向。
過往波瀾萬丈,如諾亞大洪水等災變頻仍,而今世界已歸於平和,不再生變。
若假設地球只有幾千年的歷史,那麼深受侵蝕的山谷,層層疊加的沉積岩,就只能用大災變來解釋成因。
赫頓以地質學的基礎概念──均變說(uniformitarianism),取代了此種世界觀。
均變說乃是假設現今所見的地質作用,與過去進行的作用是相同的。
但赫頓在地質學研究上所發揮的想像力不僅止於此。
他在一七八九年的著作《地球理論》(TheoryoftheEarth)之中,提出了更大膽的推論。
他認為岩石堆積、隆升、侵蝕、再生等過程,在地球循環不息,可以回溯到久遠而難辨的年代,而岩石不整合面所記錄下的,只是當中的一個循環週期。
赫頓對於地質時間的奇妙感知,徹底改寫了地球的過往,並打開智識的大門,使現代地質學與生物學應運而生。
萊爾繼承並提倡赫頓之說,在他文筆精湛的巨著《地質學原理》中,將均變說提升至正統學說的地位。
若沒有他們兩人,達爾文(CharlesDarwin)便不可能領悟到時間透過物競天擇,形塑生物面貌的力量(達爾文搭乘小獵犬號〔HMSBeagle〕環遊各地五年的期間,萊爾的古老地球論不斷在他腦海迴響;《地質學原理》第一卷或許是達爾文的「小隨行圖書館」中最重要的一本書)。
雖然赫頓眼中各種作用循環不息的世界令人神往,但他的論述在某些層面上過於虛幻縹緲,沒有扎扎實實、一點一滴的重新建構地球的演變歷程。
希臘文有兩個形容「時間」的用詞,分別代表單純流逝的時間(Chronos),以及具有意義的特定時機(Kairos)。
用這兩個詞的分野來說明就是,雖然赫頓引領我們初探了地球時間的輪廓,但劃分時間刻度、填補特定時機的工作,耗費了地質學家過去兩個世紀的時間。
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