12億年前,一塊25萬噸的巨石悄然落下

12億年前,一塊25萬噸的巨石悄然落下這是蘇格蘭西北部克拉希托爾村(Clachtoll)的海岸懸崖俯瞰圖。照片右側的海岸邊,有一塊古代巨石,在房子前的小海灘上宛若一座小山。
攝影:IAIN MASTERTON, ALAMY STOCK PHOTO

撰文:MAYA WEI-HAAS
 
  蘇格蘭西北部海岸,狂風暴雨中,Zachary Killingback正在檢查一塊陷入泥坑的巖石。這可不是一塊普通的石頭:它重達25萬噸,長度超過一架大型噴氣式客機。12億年前,它就這樣斜著佇立在那里,意味著它可能是迄今為止在陸地上發現的最古老的巖石。
 
  當時,作為英國杜倫大學的碩士研究生,Killingback只是想知道這塊巨石落下的幾秒里,究竟發生了什么。地球冷卻到足以形成巖石后,懸崖上的巖石開始紛紛脫落,但在地質記錄中,卻很少發現古代落石的跡象。蘇格蘭的這塊巨石為我們提供了觀察古代地球的新視角:這個時間沒有動物,沒有植物,甚至早于現代大陸形成。
 
  新的研究結果發表于《地質學》雜志,科學家描述了這樣的場景:巨石下降不到15米,落入含水沉積物,在沖擊力的作用下,巖石破裂,泥漿注入裂縫。巨石原本所在的懸崖在侵蝕作用下消失了,只剩下落石。每一塊巖石都有自己的故事,科學家的任務是利用地球上已知的諸多物理過程,講述這顆星球的過往。

12億年前,一塊25萬噸的巨石悄然落下

  “如果非常仔細地觀察巖石,我們會發現無數驚人的細節,它們記錄了一切,非常美麗,”內布拉斯加州立大學林肯分校的結構地質學家Cara Burberry說。她沒有參與此次研究。
 
地質學樂園
 
  在蘇格蘭西北部,藍綠色的海水沿著海岸沖刷著小小的海灘石縫,景色優美。起伏的地形記錄了地球幾十億年的歷史,超級大陸形成又分裂,河流湖泊水漲水落。
 
  “這就像英國人的地質學樂園,”香港大學的地質學家Alex Webb說。他沒有參與此次研究。
 
  好幾代科學家曾來過這片古老的地方,現在這里已成為大學生野外遠足的熱門去處。“如果不是因為新冠疫情,今天我應該站在這些露出地面的巖層上,”研究著者、杜倫大學的結構地質學家Bob Holdsworth說。
 
  在帶領學生出游的一次旅行中,Holdsworth和同事注意到,克拉希托爾村附近的一塊巖石有些奇怪。這塊巨石屬于劉易斯片麻巖,有30億年的歷史,在形成過程中,受到巨大的壓力,礦物質因此整齊地排列在被稱為“葉狀層”的堆積層里。在大部分區域里,這些堆積層呈西北-東南走向,但巨石的堆積層卻旋轉了90度。

12億年前,一塊25萬噸的巨石悄然落下
畫面前景里的這塊巨石,長度超過一架大型噴氣式客機。照片攝于2010年。
供圖:RICHARD WALKER
 
  Holdsworth和同事有一種預感,旋轉的巖層和巖石裂縫的其他奇怪特征,可能是快速俯沖造成的,但他們需要更多數據來證明這一點。于是,Killingback把這個難題當作了碩士論文的研究重點。
 
收集線索
 
  落石地點是Killingback本科時最喜歡的實地考察地。對于有點自閉的Killingback而言,和同學們一起旅行是個不小的挑戰。
 
  但克拉希托爾村之旅不一樣。與其說,是教授帶著他們瀏覽地質景觀,不如說“是一種放松。”“我很喜歡”,Killingback說。
 
  2016年9月,他為了碩士論文回到這里,仔細繪制了巨石的結構。山上狂風呼嘯,暴雨傾盆,但Killingback高效地完成了所有任務,順利趕回車里,回顧筆記,并計劃下一步。即使是在車里,他也能感受到風的威力。“每天晚上我都懷疑自己會被吹走,”他說。
 
  旅程的最后一天,現場到處都是來旅行的大學生。一群人在巖石上奔跑時,Killingback完成了任務,回到實驗室,重建這顆星球上的遠古一瞬。
 
破壞性下墜
 
  Killingback和同事描述的地質故事大致如下:約12億年前,在今天的蘇格蘭西北海岸,一個盆地正在形成。當地的湖泊星羅棋布,河流奔涌不息,留下一層層亂石和紅色沉積物。大地震悄然而至,從陸地一直延續到盆地,地面晃動,巨石從懸崖上掉了下來。下落時略微扭動了一下,導致內層與當地的其他巖石有90度的差別。
 
  巖石落下后,頂部和底部都出現了裂縫。今天,這些裂縫里滿是紅泥,這些細微差別恰恰是墜落的證據。頂部裂縫中的沉積物有分層,說明它們隨著時間推移被逐漸沖刷進裂縫里。底部的則沒有分層,而是填滿了更細的沉積物,這意味著它們是在沖擊力的作用下,快速注入的。Burberry稱之為落石的“鐵證”。
 
  Killingback說,巖石在撞擊中曾滑動過,巨石前方的一條大裂縫是證據之一。研究團隊還把小巖心帶回實驗室,測試需要多大的力才能把巖石分開。根據這個數字,他們判斷巖石落下的高度可能不到15米。
 
  “我們以前怎么沒注意到?它很值得研究,”英國樸茨茅斯大學的地質學家Catherine Mottram說:“我好幾次坐在那塊巨石8上吃午飯”。Mottram每年都會帶著大學生到那里,但沒有參與此次研究。
 
巖石的故事
 
  對于Killingback而言,最大的挑戰在于把自己的想法轉換成書面論文,自閉癥患者常常會遇到這個困難。“我基本上是通過圖片來思考的,”他說:“整個論文在我的腦海里,就像無聲的紀錄片。”
 
  把腦海中的影片變成書面故事,Killingback用了兩年時間。“我暗自希望有人能發明一種技術,把U盤插進我的腦袋里,直接下載所有東西。”
 
  Killingback有自己的應對策略,包括向母親解釋研究的各個部分,然后立即把這些話寫下來。付出終有回報,最終一項具有啟發意義的研究誕生了。
 
  倫敦帝國理工學院的地質學家Christopher Jackson沒有參與此次研究,他說:“這是一個獨一無二的機會,讓我們看到一個經常發生卻少有巖石記錄保存下來的過程。”
 
  地質學的部分樂趣在于像偵探一樣工作,從每一塊巖石中辨別出線索。Webb說,在Killingback的論文中,“尋找答案的樂趣就像剝繭抽絲”。

(譯者:Sky4)

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