第1章 认识神秘的海洋(1)
了解地球的形成
地球——宇宙中神奇的星球。她是人类诞生、劳动、生息、繁衍的地方，是我们共有的家园。然而，地球是如何形成的呢？
关于这个问题，人类从未停止过追寻的脚步。
中国很早就有盘古开天辟地的传说，《太平御览》引《三五历记》说：“天地混沌如鸡子，盘古生其中。万八千岁，天地开辟。阳清为天，阴浊为地。盘古在其中，一日九变，神于天，圣于地。天日高一丈，地日厚一丈，盘古日长一丈。如此万八千岁。天数极高，地数极深，盘古极长，故天去地九万里后乃有三皇。”
同样的传说，在世界其他民族也有。太平洋上的瑙鲁岛有过这样的传说：最初宇宙中只有一个蜘蛛，发现了一个巨大的蚌，拾起来找不到一条缝。它轻轻敲打，发现里面是空的，念了一番咒语，勉强打开一条缝隙，蜘蛛钻了进去。里面狭小黑暗，什么也看不见，也不能直立身子。后来它摸着两个蜗牛，请它们把蚌壳的缝开大些。把小蜗牛放在西边变成月亮。大蜗牛放在东边变成太阳，世界就有了光明。又抓住一个虫，从虫身上挤出一些汗水变成大海。最后蜘蛛把蚌壳上面一半高高举起，成为天空。脚下另一半蚌壳就是大地了。
以上关于地球的形成的古老传说似乎有些离奇，现代科学则给出了一些看起来更为合理的解释。
人类在利用哈勃望远镜观察宇宙中的星体时，成功地观测到了一些星球诞生时的情形，太阳的诞生过程也可以据此大致猜想出来。46亿年前在银河中有一处氢与氦的分子密度相当高的巨大分子云，它破碎后在万有引力的作用下收缩，形成涡旋，密度开始急剧增大。与此同时温度也急剧上升，最后形成了太阳。在太阳的周围，慢慢形成一些圆盘状的星云。
太阳周围的星云中含有不易挥发的固体尘粒，这些尘粒相互聚合，形成越来越大的颗粒环状物，并开始吸附周围一些较小的尘粒，逐渐形成了地球星胚。地球星胚在一定的空间范围内运动着，并且不断地壮大自己。于是，原始地球就形成了。
地球刚形成时，结构松散，质量不大，引力较小，温度很低。后来，地球不断收缩，内核放射性物质产生能量，地球温度不断升高，地球内部的物质慢慢变暖熔化，较重的物质，如铁、镍等聚集在中心部位形成地核，较轻的物质浮于地表。随着地球表面温度逐渐降低，地表开始形成坚硬的地壳。但地球内部温度很高，岩浆活动就非常剧烈，火山爆发十分频繁。地壳也不断发生变化，有些地方隆起形成山峰，有些地方下陷形成低地与山谷，同时喷发出大量的气体。
地球形成初期的原始大气已不存在，它已全部或大部分散逸到宇宙空间。后来，由于放射性元素的衰变和“引力致热”，地球处于一种熔化阶段，从而加速了气体从地球内部逸出的过程。地球逐渐增大的引力使这些逸出的大气渐渐积蓄在地球的周围形成第二代地球大气。第二代地球大气缺少氧，主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨组成，称为还原大气。绿色植物的光合作用，其次是来自太阳的辐射使水分解为幸离氧，使还原大气变为以氮和氧为主的氧化大气，也就是现代大气。科学家通过分析赤铁矿中的沉积物，推断出氧存在的时间至少在5亿年以上。从那时起，大气中便含有丰富的幸离氧了。并且不断地壮大自己。于是，原始地球就形成了。
地球形成初期的原始大气已不存在，它已全部或大部分散逸到宇宙空间。后来，由于放射性元素的衰变和“引力致热”，地球处于一种熔化阶段，从而加速了气体从地球内部逸出的过程。地球逐渐增大的引力使这些逸出的大气渐渐积蓄在地球的周围形成第二代地球大气。第二代地球大气缺少氧，主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨组成，称为还原大气。绿色植物的光合作用，其次是来自太阳的辐射使水分解为幸离氧，使还原大气变为以氮和氧为主的氧化大气，也就是现代大气。科学家通过分析赤铁矿中的沉积物，推断出氧存在的时间至少在5亿年以上。从那时起，大气中便含有丰富的幸离氧了。
海洋从哪里来
大自然有着无穷的魔力，它创造了众多人类目前无法解释的未解之谜。“如此巨大的海洋是如何起源的？”就是其中之一。
自古以来，海洋的起源就与美丽的传说联系在一起，成为产生传说的源泉。从我国第一部记述山川海洋知识和传奇志异的《山海经》，到古代亚述、巴比伦的神话，对海洋都有着美妙离奇的描述。目前科学家针对海洋的起源也提出了一些观点。但是，由于人们对“地球是怎样产生的？”都还不清楚，因而对于年龄为7亿年的海洋也更加模糊，因此，目前关于海洋起源的解释和学说都只是一种推测。只不过最近两个世纪以来，人类有关海洋起源的探索已取得了较大进展。
下面，就来看看有关“海洋起源问题”的几个假说。海洋的起源主要包含两方面：一个是洋盆的起源，另一个是海水的起源。
首先是关于洋盆的形成。主要假说从最初的“收缩说”“分出说”“陨石撞击说”“大陆沉降说”演绎到当前占主导地位的“大陆漂移说”“海底扩张说”“板块构造说”。
地球收缩说与膨胀说
法国E．de博蒙于1829年提出了地球收缩的假说，这是最早解释海陆成因的假说之一。它认为，地球开始为熔融的，在早期发生分异，成为铁质地核和以硅酸盐为主的地幔，随后形成以硅镁和硅铝质为主的地壳。地球由于放热变冷而导致不断收缩。几百千米以下的地球内部仍然接近于初始的温度，而最外部的圈层则已经变得相对较冷。这样，在最外部圈层之下的部分由于继续散热变冷，而向地球内部收缩，从而使这～后收缩的部分和早先冷凝的地球外层之间留下了～圈空间，这部分空间由最外部圈层在重力作用下向内收缩来填充，使地球最外部的圈层处在一种横向挤压的状态中，地壳凸起的部分就成山脉和陆地，凹下的部分就成为海洋或平原。随后，物理学家、地球物理学先驱开尔文还提出了地球冷凝的物理模式。
与收缩说相对立的是地球膨胀说。20世纪二三十年代，由B．林德曼和O．C．希尔根贝格分别提出。这种假说认为，原始地球有一个封闭的硅铝圈，因地球内部膨胀而导致硅铝圈的破裂、离散，形成分离的大陆，而从地幔膨胀出来的物质填充在离散的大陆之间，使洋盆不断扩大。
当然从地质历史上大量事件来看，难以用单纯的地球热胀冷缩来解释洋盆的起源。
月球分出说与陨石撞击说
太平洋，占全球总面积的32％，比全世界全部陆地的面积还要大。如此大的凹坑是如何形成的？这个问题一直困扰着人们。
19世纪中叶，达尔文提出了“月球分出说”，他认为太平洋是月球从地球甩出后留下的凹坑。这种观点在提出的最初得到了许多人的支持。后来，一些研究者指出，要使地球上的物体飞出去，地球的自转必须非常快，也就是说一昼夜的时间不得大于1小时25分。而大家都知道我们现在一昼夜时间为24小时。
地球早期曾有过这样快的旋转速度很难让人相信。而且，如果是一个放在地球上的独立的巨大石球，这样的转速也许可以甩出去，但一块十分巨大的，相互结合得非常牢固的由岩石组成的地壳，却是无论怎样高的旋转速度都不可能“甩”出去的。因此这样的解说由于无法自圆其说而被抛弃。
到了1955年，法国人摩契尔提出了新的太平洋成因假说。他认为，在2．45亿年前，有一颗直径约200千米的陨星猛烈地撞击在太平洋地区，在那里撞击出了一个直径14000千米、深3至4千米的大坑，海水涌进了这个大坑，形成了太平洋。
这种假说看起来非常有道理，其实很荒谬大家不妨想一想：这个直径200千米的巨大物体撞击到地球后，它的直接结果是使那里的物质大量增加了而不是减少了，其结果应该使那里的地面增高增厚，形成山峦，而不是洋盆，即使由于巨大撞击而产生的热量使陨星和地面都融化了，终究也会冷却凝固，而总的物质并不会因此而减少；并且直径200千米的陨星怎能撞出一个直径比自己大70倍的大坑呢，这个大坑没撞出来之前那么多的海水又储存在哪里呢？所以这样的学说，由于它违反了基本常识也是不足以让人信服的。
因此，现在再来看看“大陆漂移说”“海底扩张说”“板块构造说”是怎样解释海洋起源的。
大陆漂移说、海底扩张说、板块构造说
今天我们居住的地球上的几个大陆，最初是否像一块巨大拼板玩具那样合在一起呢？
1910年的一天，30岁的德国气象学家魏格纳照例凝视墙上悬挂着的一张世界地图，研究寒流、暖流、季风等气候变化趋势。突然间，他发现大西洋两岸南美洲巴西的一大块凸出的部分与非洲的喀麦隆海岸凹进去的部分，形状恰相吻合。他立即把墙上的世界地图取下来，平摊在桌面上，用剪刀沿着各大陆海岸剪下来，从四周往中间移动拼凑，居然能合拢成一块大大的陆地。
于是他突发奇想：莫非在太古的时候，地球上的大陆本来就是连接在一起的，周围是一片海洋？大陆在海洋上漂移，慢慢裂开，而形成了现在的模样？
带着这些猜测和疑问，魏格纳对此进行了深入研究，并且受到大西洋两岸形状相似性的启发，他收集了地层构造、古生物地理、古气候等方面的资料，他发现，古老的爬行动物水龙龟的化石广泛分布于南半球的陆地上，热带的舌羊齿植物曾在现在的温带地区伦敦、巴黎甚至北极圈的格陵兰生长过。
因此，魏格纳认为：2～3亿年前，地球上所有的大陆和岛屿是连在一起的，叫“泛大陆”，后来，较轻的硅铝物质的大陆块漂浮在较重的黏性硅镁层之上，由于潮汐力和离心力的作用使泛大陆破裂并与硅镁层分离，而向西、向赤道作大规模水平漂移，逐渐漂移到现在的位置上，才在其间形成了大西洋和印度洋，原来的泛大洋逐渐缩小，成为现在的太平洋。
大陆漂移说虽然有相当丰富的论据，但它不能解释大陆怎样能够在强度很大的硅镁层中漂移的问题，也不能很好地解释漂移的机制问题，于是在20世纪30年代开始搁浅了。
海底扩张说是海底地壳生长和运动扩张的一种学说，是大陆漂移说进一步发展而成。美国科学家H．H．赫斯经过大量的海底调查，依据所得的资料，于1960年首先提出洋盆的形成模式。随后R．S．迪茨于1961年用海底扩张作用阐述了大陆和洋盆的演化。
我们知道，地球主要是由地核、地幔、地壳组成的。地幔的厚度达2900千米，由硅镁物质构成，占地球质量68．1％。地幔温度很高，压力大，像沸腾的钢水，不断翻滚。这种假说认为地幔物质沿大洋中脊的裂谷上升，凝固后形成新的大洋地壳。以后继续上升的地幔物质不断把原先形成的洋壳以每年几厘米的速度向外推移，使海底不断扩张。当扩张着的大洋地壳遇到大陆地壳——海沟、岛弧时，便俯冲下沉、融熔于地幔，而逐渐消亡。这一过程实际上是洋壳达到新生和消亡的过程，其所历时间约需2亿年。测算结果表明，太平洋的扩张速率为每年5～7厘米，大西洋的扩张速率为每年1～2厘米。
20世纪60年代中期，海洋科学的迅猛进展使得科学家们可以清晰地观察到海底全貌。他们惊喜地发现：“地幔物质不断从大洋中脊的裂谷中喷溢，致使海底缓缓扩张，海底的扩张推动着大陆的漂移”，于是一个崭新的大地构造学说——板块构造论诞生了。
板块构造说是海底扩张说的引申。1968年，法国地球物理学家勒皮雄把全球概括为六大板块，即太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。它们由较轻的硅铝物质组成，像大木板似地浮在地球的地幔上，互相挤压、碰撞、排斥。造就了今日地球上雄伟的山川、湖、海。这一学说目前已被大多数学者认可，被认为是“当代地球科学中激动人心的前沿，地壳运动的最好模型”。随着研究工作的进展，有人在勒皮雄的基础上又在大板块中分出了许多小板块。
我国位于欧亚板块的东南部，深受太平洋板块和印度洋板块运动的影响，因此是一个多地震的国家。2008年5月12日14点28分，因印度洋板块向欧亚板块俯冲，造成能量由青藏高原向内陆释放，而四川汶川就处于我国大陆中部一条纵贯南北的“贺兰—川滇南北构造带”，即中国南北大地震带上。最终引发震惊全球的“5．12汶川大地震”。
如果按照今天的板块继续运动，5千万年内我们的后代将会见证大西洋拓宽，非洲会与欧洲碰撞，并使地中海闭合，澳洲将会与东南亚碰撞，加利福尼亚将向北滑移到阿拉斯加海岸之上。
但是，板块构造学说也还存在一些有待解决的难题。例如：虽然板块构造说对于板块构造活动总的轮廓已比较清楚，但具体作用过程和细节还不十分明确；对板块动力学的确定依然有困难；对板块内部的构造和岩浆活动研究不足；对板块俯冲、消亡及伴随的岩浆活动、边缘盆地起源等还不够了解；还不能圆满地解释大陆岩石圈的成因和演化。
海水从哪里来
有了洋盆，没海水还是成不了海洋。海水又是从何而来呢？
人们一般认为海水是在地球起源过程中“与生俱来”的。这种观点认为，地球从炽热的太阳星云中分离出来后本身就含有水分，它们开始以结构水、结晶水等形式储存在矿物和岩石之中，在高温下形成水蒸气并在地球周围形成气水合一的圈层。随着地球表面逐渐变冷，水汽开始凝结，形成云，然后在某个时期下了一场持续很长时间的大雨，雨水汇聚到洼地上，逐渐积累就变成了海洋。
但是，按照这种设想，很多行星都应该存在像地球这样的海洋。因为它们和地球存在类似的演化过程和演化条件，但事实却并非如此。
还有人认为地球上的水是地球吸收太阳风中的氢与氧结合后的产物，甚至有人认为是来自外太空闯入地球的冰彗星雨带来的。还有人坚信，海水是地球固有的。
最近天文学上发现“小行星带的一类彗星可能解释地球海洋起源”。
一般来说，火星和木星之间小行星带里的小行星可看成绕太阳运转的岩石，而那里的彗星发源于太阳系边缘，可看作来自太阳系边缘的“脏雪球”，轨道是非常扁的椭圆，与小行星接近圆形的轨道有很大差别。
10多年前，天文学家就在小行星带发现了一个天体，喷射出气体和尘埃，与彗星相似。
2005年10月，小行星带又发现了另一个类似彗星的天体。
美国《科学》杂志网站报道，天文学家利用美国夏威夷冒纳凯阿天文台的望远镜，于2005年11月发现了第三个这种天体。
认识辽阔的海洋