【科普】愚公移山的帮手

G.Miller 创造科学

相信大家都听说过愚公移山这个故事。这篇战国时期思想家列子创作的寓言小品文叙述了愚公不畏艰难,坚持不懈,挖山不止的故事。愚公的举动最终感动天帝,他命令大力神夸娥氏(神话中力气很大的神)的两个儿子背走了那两座山。当然,这只是文学作品中虚构的神话传说,能帮助愚公搬走削平大山的并非文中的夸娥氏,而是大自然的侵蚀作用

大陆岩石每日都会受到日晒雨淋、风霜雪雨和河流海浪等自然之力的侵蚀。另外动物挖洞和植物根系生长也会使岩层逐渐破碎成泥沙,再通过风力,降雨和河流冲刷等“大自然搬运工”将高处的泥沙运到低处,把大陆的泥沙送进海洋。侵蚀真的能把泥沙土壤带走吗?侵蚀的速率又能够说明地球的年轻吗?

地表的侵蚀

我们先来看看一位喜欢地质学的小哥做的实验。

先把实验材料和器具摆开,由于文章篇幅所限,我们主要关注最右边盛满泥土的塑料瓶在水流冲刷下的侵蚀情况。

小哥拿起大水杯,把水缓慢倒入最右边的塑料瓶(降雨啦)。

水和泥土的混合液体不断从瓶口流出。

最后,瓶口下的杯子盛满一整杯混有大量泥土的浑浊溶液。

在水流的作用下,瓶子中的泥土被冲出瓶口,落到瓶口下方的杯子中。实验中的情景跟自然环境中水流冲刷地表,带走泥土非常类似。

河道的侵蚀

不仅是地表,河道两岸在流水的作用下也会发生侵蚀。再看一个小实验。

先划出一条弯弯曲曲的河道。

河道两旁放上小石头。

水流把河道两边的泥沙一起带到河的出口,形成一个冲积小滩。虽然自然界的河道侵蚀更为复杂,但从上面实验,我们基本看到侵蚀会把泥土细沙从高处的上游带到低处的下游。

山脉的侵蚀

山脉也会发生侵蚀,在降雨时侵蚀作用更加明显。

先用双手制作一座高山。

手持喷雾器施展降雨。

在降水的作用下,山体不断松散,向两侧坍塌。同样,自然界中的山脉也会发生侵蚀,山上的沙土在风力和降雨的作用下被不断运输到山脚。

广义的侵蚀包括了山体滑坡(见下图)和泥石流这样的地质灾害,大量的石块和泥土倾泻而下,瞬间淹没村庄和农田。

我们知道,水从山上流下,进入溪流江河,之后蒸发回到大气,形成云彩,最后通过降雨落回山顶,形成一个水的循环。但是山体被侵蚀,泥土从山顶被运到山脚,或者进入江河后,就无法再回到山顶。也就是说,在侵蚀的作用下,山上的泥土会不断减少,山体的高度会不断降低!

大陆和山体的侵蚀速率否定年老地球论

现今社会教导我们进化论。这套世界观认为,万物皆可进化,一切都会自动自发地从无序走向有序,从简单走向复杂,低等走向高等,似乎只要有想象中的“亿万年”漫长时间这根魔术棒,就能够将不可能变成可能。

既然时间是进化故事的关键,我们就很有必要细细考察地球何时出现的,地球存在了多久等的问题,这些其实都属于历史问题,是无法直接观测的。但我们可以用现今能观测到的地球发生变化(地质过程)的速度作为计时器,来反推计算地球可能的最大年龄,其中一个计时器就是上文提到的地球陆地侵蚀速率。

地质学家通过测量沉积物累积的速度,就可以计算侵蚀作用的速度,测算结果表明,在侵蚀作用下,全球大陆和山脉高度下降的平均速度是每千年60毫米。1

我们用世界最高的平原青藏高原来计算,它的平均海拔4500米,若用保守的平均侵蚀速率计算,仅仅需要7500万年这个被誉为世界屋脊的高原就会被完全侵蚀掉。这里用的是平均侵蚀速率,但是事实上,在海拔高的地方侵蚀速率要大得多,比如在喜马拉雅山区,观察到的侵蚀速率可以比平均速率高出近20倍。若地球已经存在了亿万年,全球最高的山地也早已变成平地了。

山体抬升可以解决进化论者的困局吗?

现今的地表看不到持续了亿万年的侵蚀痕迹。希望地球存在亿万年的地质学家认为,山体抬升作用能不断地从下方隆起为大陆“补充身高”,侵蚀作用会优先将山体上的“古老的”沉积层侵蚀掉,因此如果亿万年的故事如果是真的话,那在所谓的古老山区就肯定不会看到“古老”的沉积层。

下面我们来看看这个过程:

按照进化论的说法,刚开始化石是这样堆叠的。最上面岩层是恐龙化石,中间是鱼类,最底层是贝壳类的化石。在漫长的岁月,最上面含有恐龙化石的岩层被侵蚀掉了,同时山体在向上抬升。

随着山体不断上移,含有鱼类化石的岩层也慢慢被侵蚀掉。

最后,贝壳类的生物化石也被侵蚀掉。

结果,在进化论那种“亿万年”的漫长时间框架中,所有含有化石的地层都应该被侵蚀殆尽。

然而,现实情况刚好相反。这些据称有亿万年历史的沉积层依然可以在山区看到,其中还有大量的所谓的“几亿年前”的三叶虫、菊石等古生物化石,这些岩层明显没有经历亿万年的侵蚀作用——它们都是数千年前挪亚洪水淹没全球高山留下的清晰痕迹,而且都是年轻的。

结论

如果山脉真有千万年或者上亿年那么久,那么山上的古老化石早就被侵蚀殆尽了。所以,自然界山脉的侵蚀速率和现今还埋藏在地层中各种各样的化石(如三叶虫)都说明地层乃至整个地球并没有进化论所说的那么古老!

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