海底的石頭，藏著地球的秘密

施晶晶

如果你有機(jī)會(huì)去往3000米深的海底，你最想帶上岸的是什么？

唐立梅帶回來(lái)的是幾塊石頭—這是2013年，她搭乘蛟龍?zhí)柼剿魃詈５膽?zhàn)利品之一。現(xiàn)在的她，是自然資源部第二海洋研究所副研究員。

這聽(tīng)起來(lái)有些不可思議，畢竟石頭實(shí)在太普通了，而下到深海卻要費(fèi)九牛二虎之力，這好像有點(diǎn)浪費(fèi)機(jī)會(huì)。

但對(duì)唐立梅這樣的地質(zhì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，平平無(wú)奇的石頭里就藏著地球的奧秘，而她的工作就是破譯它，還原地球地質(zhì)演變的歷史。

海洋覆蓋著地球表面2/3的面積，海水之下，是與陸地相連的地殼，海底也由此成為地質(zhì)科學(xué)里不可或缺的領(lǐng)域。即便如此，不得不承認(rèn)，相比我們對(duì)海洋的認(rèn)知，我們對(duì)陸地甚至太空更熟悉些。

到2022年5月，國(guó)際航空聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)的太空人有622名，他們來(lái)自38個(gè)國(guó)家；此時(shí)此刻，仍有宇航員常駐國(guó)際空間站。相比之下，抵達(dá)萬(wàn)米深海的潛航員，匯總公開(kāi)數(shù)據(jù)得出的數(shù)字，不超過(guò)40人，來(lái)自4個(gè)國(guó)家。沒(méi)人在那里單次停留超過(guò)3個(gè)小時(shí)，從下潛到上浮，配備的生命支持系統(tǒng)也只能維持72小時(shí)。

其實(shí)這很奇怪。海洋是生命的起點(diǎn)，人類最初就從海里某一物種演變而來(lái)。但千百年來(lái)，我們對(duì)深海的興趣似乎異常冷淡。海平面以下，越往深處去，就越黑暗和貧瘠，當(dāng)陽(yáng)光逐漸消失，留給探險(xiǎn)者的是無(wú)盡的未知、神奇和神秘。

探索是解密的開(kāi)始。潛航至深海，唐立梅看見(jiàn)的是一個(gè)詭譎奇幻的異世界，這里的景觀，連同解碼之后的歷史敘事，都是地球曾經(jīng)劇烈活動(dòng)、如今依然充滿能量和生命力的明證。

潛入深淵

十年間，唐立梅和很多人回憶過(guò)自己的深潛見(jiàn)聞。那是北半球的夏天，在太平洋一處海面上。

從下潛的前一天晚上開(kāi)始，她就不再喝水，早飯也只吃了一個(gè)雞蛋、一塊餅干，因?yàn)樗磳⑦M(jìn)入蛟龍?zhí)栞d人艙，去往深海連續(xù)科考10個(gè)小時(shí)，中途不方便“解手”。況且，蛟龍?zhí)柕妮d人艙直徑只有大約2.1米，空間狹小卻要容納3名潛航員。

早上八點(diǎn)半，唐立梅和另外兩名同事進(jìn)了蛟龍?zhí)栞d人艙，大家各取3人名字里的一個(gè)單字，給蛟龍?zhí)柕氖状慰瓶既私M取名“傅立葉”組合。唐立梅也由此成為第一位搭乘蛟龍?zhí)栂聺摽瓶嫉呐詽摵絾T。

蛟龍入海，在阿基米德原理支持下，搭載的壓載鐵幫助它克服海水的浮力，蛟龍?zhí)栆寥牒Ｆ矫嬉韵?774米的目標(biāo)區(qū)域。載人艙有三個(gè)透明的圓形觀察窗，最大的直徑不過(guò)20厘米。這是他們窺探海底世界的貓眼，能抵抗7000米水深的壓強(qiáng)，相當(dāng)于在指甲蓋大小的地方，壓上一輛汽車。

透過(guò)觀察窗，水下光影的變化鮮明可見(jiàn)。

剛?cè)牒?，?yáng)光還能透下來(lái)，從水下往上看，海水湛藍(lán)色，泛著光，像天空之鏡。如果是在靠近陸地的近海，水下200米以內(nèi)，適宜的溫度和充足的養(yǎng)分，會(huì)讓這里成為生命最繁盛的區(qū)域。

陸地賞雪并不稀奇，那如果是在海里看雪呢？在遠(yuǎn)離陸地的遠(yuǎn)海，在50米左右的深度，唐立梅看見(jiàn)海洋雪。但那不是溶于水的雪花，而是浮游生物漫海飄揚(yáng)沉浮。

再往深處去，像太陽(yáng)跌落地平線一樣，陽(yáng)光一點(diǎn)點(diǎn)消失，到了水下300米的位置，光線晦暗到蛟龍?zhí)柕臋C(jī)械手臂都看著模糊。

蛟龍?zhí)栞d人艙接著往下沉，突然間，唐立梅看到了第一個(gè)發(fā)光生物，它像流星一樣從觀察窗前劃過(guò)。她特別留意了當(dāng)時(shí)的位置，水下350米，比預(yù)期位置更深。

一片黑暗中，發(fā)光生物越來(lái)越多。和紀(jì)錄片或視覺(jué)海報(bào)里呈現(xiàn)的不一樣，唐立梅看到的不是一個(gè)個(gè)藍(lán)色的光點(diǎn)，而是和星辰一般的白點(diǎn)點(diǎn)。有時(shí)候它們成串地飄過(guò)，有的就聚在一起，有的像是受了驚擾，火樹(shù)銀花一般地輕盈散開(kāi)。親眼所見(jiàn)，唐立梅只能用辛棄疾的詞來(lái)做類比，“東風(fēng)夜放花千樹(shù)”。

這個(gè)時(shí)候，你會(huì)意識(shí)到這個(gè)世界是如此奇妙，以海平面為界，天上海底構(gòu)成了一種對(duì)稱的美。海平面之上，是銀河浩瀚，海平面以下，也有“漫海星辰”，天空和海洋，有著驚人的相似和意象交融。

一直到水下1600米深，唐立梅還能看見(jiàn)零星的發(fā)光生物，但再往深處探，就陷入了更濃的黑暗。艙內(nèi)，溫度也已經(jīng)下降到逼近零度，凝結(jié)了一些水珠。她披上了毛毯御寒，半跪著、臉貼著觀察窗，繼續(xù)窺視海底世界。

海平面之上，是銀河浩瀚，海平面以下，也有“漫海星辰”，天空和海洋，有著驚人的相似和意象交融。

深潛繼續(xù)，入海一個(gè)半小時(shí)后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提示，下面是一座海山，蛟龍?zhí)柤磳⒆?。這個(gè)時(shí)候，他們第一次打開(kāi)了探照燈—那是唐立梅覺(jué)得最奇幻的一個(gè)瞬間。

直映入眼簾的是一片灰色的沉積物，她很難用具體的語(yǔ)言直接描述那幅景象，只是覺(jué)得那很像科幻電影里的“外太空”“火星的表面”，是不同于陸地的世界。這里沒(méi)有色彩斑斕，沒(méi)有肉眼可見(jiàn)且顯著活動(dòng)著的生命；這里更像是一個(gè)失去了色彩的異域，雖有少量生物附著在海山表面，但它們卻像陸地上的植物般一動(dòng)不動(dòng)，但唐立梅知道，它們不是植物，都是動(dòng)物。

靜止，是眾多原始海洋生物的生存策略，它們主要靠過(guò)濾海水中的浮游生物來(lái)獲取養(yǎng)分維持生命。它們當(dāng)中，很多生命選擇了這樣活：如果躺著就能活下去，又何必蠅營(yíng)狗茍、勞碌奔波？原始的生活就是如此簡(jiǎn)單且安逸。對(duì)最原始的多細(xì)胞生物海綿來(lái)說(shuō)，這樣一動(dòng)不動(dòng)，就能活幾千年。

唐立梅也很驚奇，生活在水下3000米的海參，可以承受比普通高壓鍋高100多倍的壓強(qiáng)，而到了陸地，它們的內(nèi)臟反倒會(huì)因?yàn)閴簭?qiáng)變化而爆裂。人之蜜糖，海參之砒霜，大抵如此。

她還認(rèn)識(shí)了很多奇怪的海魚(yú)，比如隆頭魚(yú)群里，首領(lǐng)是雄性，而這位老大死后，魚(yú)群里的一只雌性隆頭魚(yú)就會(huì)變成雄性，成為新的首領(lǐng)；還有鮟鱇魚(yú)，雄性鮟鱇魚(yú)的大小只有雌性鮟鱇魚(yú)的1/6，這些小伙子的終身大事就是找到一只雌性，咬破它的腹部，鉆入其皮下終身相附至死。雌與雄，孰強(qiáng)孰弱，是對(duì)立還是統(tǒng)一，自然界里可沒(méi)有唯一固定的法則。

假如把海水抽干

普通人看大海是遼闊的，畢竟地球表面是“三分陸地七分海洋”，但唐立梅不這么認(rèn)為，她說(shuō)大海真的太渺小了，那只是地球的一滴淚—這不是全然脫離事實(shí)的夸張比喻，而是計(jì)算、對(duì)比過(guò)體積之后的客觀結(jié)論。

“地球的半徑是6300多公里，海水的平均深度大概是3.68公里，千分之一都不到，也就是雞蛋殼表面的一小層膜，體量非常小，它的體積對(duì)地球就是一滴淚。”唐立梅說(shuō)。

如果把海水抽干，會(huì)露出巖石表面，那是大洋地殼，它和大陸地殼相連，共同組成了地球赤裸裸的真面目—它不似中學(xué)地理課本上畫(huà)的雞蛋模型那樣表面光滑平整，而是一顆表面略帶坑洼的扁圓土豆。海陸地殼相連，這也是唐立梅需要潛航至深海探索和采樣的原因：“地球是一個(gè)整體，不能孤立地去看待海洋地質(zhì)?！?/p>

事實(shí)上，海洋和陸地在地貌景觀上有很多相似。海山和陸地山脈類似，2023年4月發(fā)表在《地球與空間科學(xué)》上的新海山目錄就宣告，科學(xué)家已經(jīng)探測(cè)到了4.3萬(wàn)座海山，但這個(gè)數(shù)字也只測(cè)繪了海底的1/4；目前已知最高的海底山只比珠穆朗瑪峰矮200米。

這個(gè)時(shí)候，你就能理解滄海和桑田的親緣關(guān)系，它們看似完全不同，但在地質(zhì)上其實(shí)是不分彼此的一家親，才能相互轉(zhuǎn)換。

你也許聽(tīng)說(shuō)過(guò)大洋中脊，它氣勢(shì)豪邁地貫穿四大洋，綿延8萬(wàn)公里，地質(zhì)上相當(dāng)于陸地上的裂谷，不過(guò)最長(zhǎng)的東非大裂谷現(xiàn)在也就6400公里，只有大洋中脊的8%。后者稱得上是鬼斧神工形成的巨無(wú)霸。海底也有和陸地相當(dāng)?shù)呐璧?，海洋板塊和大陸板塊交界處還有海溝，它和地震脫不開(kāi)關(guān)系。

在這一切地質(zhì)構(gòu)造上，還覆蓋著厚厚的深海軟泥，質(zhì)感相當(dāng)于陸地上的海邊沙灘。它約占海洋底部總面積的70%，主要由浮游生物遺骸和碎片沉積形成，潛航器的機(jī)械手臂采樣探測(cè)時(shí)，最先觸碰的就是這些沉積物。

這個(gè)時(shí)候，你就能理解滄海和桑田的親緣關(guān)系，它們看似完全不同，但在地質(zhì)上其實(shí)是不分彼此的一家親，才能相互轉(zhuǎn)換。此時(shí)此刻飄散在空氣里的一?；覊m，也許億萬(wàn)年前就是某個(gè)海底浮游生物的一部分。我們賴以生存的某座城市，也許億萬(wàn)年后，就淹沒(méi)在海水之中。

滄海桑田的變遷，是地球生命力的表現(xiàn)?！皽婧ＩＬ锏淖兓?，就是板塊的循環(huán)碰撞和俯沖形成的?！碧屏⒚氛f(shuō)，洋殼和地殼雖是固態(tài)的巖石，但它們卻以肉眼無(wú)法捕捉的速度持續(xù)緩慢地運(yùn)動(dòng)著，就像人類意識(shí)不到指甲蓋每天生長(zhǎng)的長(zhǎng)度，笨重的巖石圈板塊，“每年大概只能運(yùn)動(dòng)2厘米”。

在億萬(wàn)年的漫長(zhǎng)歲月里，這些硬邦邦的巖石板塊彼此相撲、碰撞擠壓。最先倒下的一方就向下俯沖到地球深部，也就是到地幔里面回爐再造，在高溫熔融下，變成流動(dòng)的巖漿，之后又尋機(jī)鉆縫，重新噴發(fā)出來(lái)，再度冷卻形成不同厚度的巖石，塑造出高出或低于海平面的新地貌，開(kāi)始新的較量循環(huán)。

也正因?yàn)榘鍓K運(yùn)動(dòng)緩慢而耗時(shí)，在偌大的巖石圈表面，才有了孕育生命的時(shí)間和空間。那是一幅壯闊的物種圖景，科學(xué)家至今仍然不清楚，地球上究竟有多少種生物。

2011年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境署一份報(bào)告預(yù)估，地球上共生存著870萬(wàn)種生物物種，包括650萬(wàn)種陸地生物和220萬(wàn)種海洋生物。但這個(gè)預(yù)估數(shù)字誤差很大，還留了一個(gè)巨大的懸念—86%的陸地生物物種、91%的海洋物種還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)、描述或者歸類。2016年發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一篇地球物種評(píng)估報(bào)告，用基因測(cè)序和數(shù)學(xué)比例推算，全球物種數(shù)量或達(dá)到1萬(wàn)億種。

從自然的視角來(lái)看，生命之所以繁盛，源于地球正當(dāng)年。

石頭里的星球命簿

在這個(gè)世界上，解釋常常比現(xiàn)象本身更重要、更接近本質(zhì)。就像面對(duì)一塊石頭，普通人只知道它又硬又重，能用來(lái)造房子，但地質(zhì)科學(xué)的研究者卻能從中破譯解讀出關(guān)于地球的歷史—石頭里就藏著地球的奧秘。

巖石是冷卻的巖漿，在唐立梅眼里，它們就是地球的血液，也是地球歷史的探針。采集巖石樣本，就跟醫(yī)院里護(hù)士給病人采血一樣，通過(guò)分析其中的元素成分，結(jié)合它所處的位置，就能了解這個(gè)區(qū)域在過(guò)去的某個(gè)時(shí)間發(fā)生了什么大事，感受到地球內(nèi)部曾經(jīng)迸發(fā)出來(lái)的能量，進(jìn)而還原地球的歷史。在這個(gè)意義上，唐立梅也是一個(gè)講故事的人。

“如果把地球比作一個(gè)雞蛋，我的工作就是研究干掉了的蛋清?！碧屏⒚愤@樣理解自己的工作，這里“干掉了的蛋清”，就是巖石。

除了隨蛟龍?zhí)栂聺摬蓸?，唐立梅還曾搭乘雪龍?zhí)柛澳蠘O科考，帶回了許多珍貴的石頭樣本。選石頭也有講究，普通的鵝卵石、滾石、礫石都不行，因?yàn)樗鼈兓径计x了老家，它們身上的故事不可靠；只有被找到時(shí)待在它以巖漿形態(tài)冷卻凝固下來(lái)的原始位置的石頭，才能準(zhǔn)確還原當(dāng)年的歷史。

地震是地球跳動(dòng)的脈搏，巖漿噴發(fā)是它的血液在流淌，這些地質(zhì)現(xiàn)象是它生命力的表現(xiàn)，而萬(wàn)幸的是，地球現(xiàn)在仍處在青壯年時(shí)期。

唐立梅會(huì)把巖石樣本碎成粉末，送進(jìn)無(wú)塵實(shí)驗(yàn)室，分析元素成分。陸地上常見(jiàn)的一類鋯石，她會(huì)測(cè)其中一個(gè)叫“鈾鉛”的成分，它帶有放射性，并有固定的衰變周期?？茖W(xué)家可以據(jù)此判斷，這一波巖漿是在多少年前噴發(fā)冷卻的，再順藤摸瓜，就能知道當(dāng)時(shí)的地殼板塊發(fā)生了怎樣的運(yùn)動(dòng)。比如，通過(guò)在南極島帶回來(lái)的樣本，她就解讀出，當(dāng)?shù)卦?億年前經(jīng)歷了一次巖漿噴發(fā)事件，形塑著如今的地貌。

不僅如此，石頭里含有的鐵帶有磁性，古地磁學(xué)家能夠通過(guò)磁場(chǎng)的折射率為我們揭示大陸漂移的軌跡。此外，地質(zhì)科學(xué)這樣認(rèn)識(shí)地磁：致密的地核，讓地球有了磁場(chǎng)，繼而才有萬(wàn)有引力，生命和物質(zhì)才被吸附在地表，磁場(chǎng)又能抵御太陽(yáng)風(fēng)，形成穩(wěn)定的大氣層，成為支撐生命的一個(gè)條件。

萬(wàn)物離不開(kāi)物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)也總是和能量相關(guān)。但能量并非取之不盡用之不竭，構(gòu)成物質(zhì)的各種元素也會(huì)不可避免地走向衰變，而地球也有壽終正寢的一天。“地球的元素都在衰變，所有熱量衰變完了之后，地球就死了?！碧屏⒚氛f(shuō)，那一天在非常遙遠(yuǎn)的未來(lái)—45億年后，一個(gè)無(wú)法用常識(shí)去想象的天文數(shù)字。

屆時(shí)，“地球的內(nèi)部能量消耗殆盡，逐漸變冷，再也不能釋放熱量，巖漿也不噴發(fā)了，一切都固定下來(lái)，地球自身也停止演化，最后成為像月球一樣僵死的星球?！碧屏⒚氛f(shuō)，因此，從地球的視角來(lái)看，地震是地球跳動(dòng)的脈搏，巖漿噴發(fā)是它的血液在流淌，這些地質(zhì)現(xiàn)象是它生命力的表現(xiàn)，而萬(wàn)幸的是，地球現(xiàn)在仍處在青壯年時(shí)期。

關(guān)注自然的人，往往視野更加開(kāi)闊，唐立梅也一樣。研究地球演化這樣一個(gè)關(guān)乎生命起源乃至物質(zhì)起源的終極問(wèn)題，她清楚知道：“萬(wàn)物同宗同源，我們都是星際物質(zhì)演化來(lái)的?！泵總€(gè)人都有自己的宇宙，每個(gè)人也都是宇宙的一部分，即便物質(zhì)形態(tài)各異、生命千奇百怪，遵循的規(guī)律卻是相通的，這是自然科學(xué)的魅力。

盡管早已成為母親，但唐立梅身上卻散發(fā)著一種少女的快活，這或許得益于自然科學(xué)的熏陶，就像她說(shuō)：關(guān)注自然科學(xué)，人就不會(huì)無(wú)聊，一個(gè)人待著的時(shí)候也有很多科學(xué)問(wèn)題可以想，就不會(huì)執(zhí)著于那些小情緒，“自然科學(xué)很有意思的”。唐立梅的話，讓我想起生態(tài)領(lǐng)域一位學(xué)者說(shuō)的：愛(ài)自然的娃兒都不反社會(huì)。

“科學(xué)是認(rèn)知體系，也可以成為一種信仰，哪怕我們不能都成為科學(xué)家，但每個(gè)人都可以成為科學(xué)愛(ài)好者?！碧屏⒚氛f(shuō)。