本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
"[]……我们期望发掘出前所未有的大量材料——尤其是在前寒武纪地层中,此前我们仅获得了非常有限的南极标本。我们也希望尽可能多地获得上部含化石岩石的多样性,因为这片冰雪与死亡的荒凉之地的原始生命历史对于我们了解地球的过去至关重要。"
本周,我们回顾了为抵达地球上最后一块巨大的白色区域之一——南极洲内陆——所进行的斗争和最终胜利。100年前,人们只知道南极洲的部分海岸线和大致轮廓——这为作家的想象力提供了完美的场景。1888年,加拿大作家詹姆斯·德·米勒的小说《在铜柱中发现的奇怪手稿》在他去世后出版(布莱恩·斯威特克在他的“恐龙追踪”帖子“谁写了第一部恐龙小说?”中回顾了这些失落的故事)。这部小说讲述了一位水手在南极洲大陆的未知区域遭遇海难的故事,在那里火山活动使一个热带失落的世界得以繁荣。直到1912年,也许也是为了回应成功的南极探险,阿瑟·柯南·道尔在亚马逊森林的偏远地区重新创作了《失落的世界》。有趣的是,埃德加·赖斯·巴勒斯在1918年出版了《被时间遗忘的土地》的第一部分,也许是希望利用道尔故事的名气。在这里,热带森林和当然还有恐龙居住的原始世界再次位于南极洲附近的卡普罗纳岛上,这是(虚构的)意大利探险家卡普罗尼在1721年首次报告的。
《疯狂山脉》是美国作家H. P. 洛夫克拉夫特(1890-1937)创作的科幻/恐怖故事,写于1931年2月/3月,最初发表于1936年2月、3月和4月发行的历史最悠久的通俗杂志之一:《惊奇故事》。
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像洛夫克拉夫特的许多其他故事一样,《疯狂山脉》也是从第一人称视角叙述的:地质学家威廉·代尔是1930年研究冰冻大陆地质的南极探险队的少数幸存者之一。在发现奇怪的痕迹化石后,一个团队冒险进入南极洲未知的内部,却发现了一条可怕的黑色山峰链
"……他奇怪地确信,这种标记是某种庞大、未知且根本无法分类的生物的印记,这种生物进化程度相当高,尽管承载它的岩石年代非常古老——如果是寒武纪,甚至实际上是前寒武纪——以至于排除了不仅所有高度进化的生命存在的可能性,而且也排除了任何高于单细胞或最多三叶虫阶段的生命存在的可能性。这些碎片,带着它们奇怪的标记,一定有五亿到十亿年的历史了。"
洛夫克拉夫特今天被认为是第一批将经典哥特式恐怖故事(主要以超自然生物为特征)的元素与现代科幻小说的元素混合的作家之一,其中对主人公的威胁来自自然敌人,即使这些生物是在与我们所知的完全不同的条件下进化而来的。他是一位热情的科学自学者,并在他的故事中融入了当时许多地质观测结果,他甚至多次引用了理查德·伊夫林·伯德领导的1928-30年探险队的地质成果。
直到1929-31年,英国-澳大利亚-新西兰南极研究探险队才开始绘制最后未知的海岸线,而对于南极洲内陆的地质学和古生物学仍然知之甚少。
从南极洲描述的第一个化石,硅化木碎片,是1892-93年在西摩岛由卡尔·安东·拉森领导的挪威南极探险队成员收集的(大多数化石后来被水手交易换取烟草,拉森将他的标本交给了奥斯陆大学)。最早在南极洲收集化石的地质学家之一是瑞典地质学家奥托·努登舍尔德,他在1902-03年和他的船员发现了侏罗纪植物化石、贝壳和巨型企鹅的骨骼(这些也在洛夫克拉夫特的故事中客串出现)。基于植物化石,努登舍尔德也是最早提出南极洲过去经历过温暖得多的气候,并被蕨类植物和其他热带植物森林覆盖的研究人员之一。洛夫克拉夫特将在他的故事中通过意外发现一个充当数百万年沉积物陷阱的洞穴来唤起这段久远的过去
"……这个空洞的层不超过七八英尺深,但在各个方向无限延伸,并且有新鲜、轻微流动的空气,这表明它属于一个广阔的地下系统。它的顶部和底部都布满了大型钟乳石和石笋,其中一些以柱状形式相遇:但最重要的是大量的贝壳和骨骼沉积物,这些沉积物在某些地方几乎堵塞了通道。从未知的中生代树蕨和真菌丛林,以及第三纪苏铁、扇叶棕榈和原始被子植物森林中冲刷下来的这种骨骼混合物,包含了比最伟大的古生物学家一年内能够计数或分类的更多的白垩纪、始新世和其他动物物种的代表。软体动物、甲壳类动物甲壳、鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和早期哺乳动物——大的和小的,已知的和未知的。难怪格德尼跑回营地大喊大叫,难怪其他所有人都放下工作,冒着刺骨的寒冷,冲向高耸的井架标志着通往地球内部秘密和消失的永恒的新发现入口的地方。"
1920年,地质学家威廉·托马斯·戈登描述了最古老的南极化石,在寒武纪时期(5亿多年前)的岩石中发现的古杯动物。古杯动物,类似海绵的生物,也在来自比尔德莫尔冰川冰碛的样本中被发现,这些样本是欧内斯特·沙克尔顿在1907-09年试图到达南极的失败尝试期间收集的。
了解南极洲古代历史的愿望也带来了悲惨的后果。1911年12月14日,罗尔德·阿蒙森和他的团队到达了南极,四周后,罗伯特·法尔肯·斯科特和他的团队看到了带有挪威国旗的帐篷。这个意外的发现使斯科特和他的队员感到沮丧,他们还不得不面对即将来临的极地冬季和物资供应不足。然而,斯科特决定在返回途中停留在冰碛处并收集岩石样本,这浪费了宝贵的时间,并给队员拉的雪橇增加了额外的重量。
"……冰碛显然非常有趣,以至于当我们前进几英里并避开风后,我决定扎营并用剩下的时间进行地质考察。这非常有趣……总而言之,我们度过了一个非常有趣的下午,但太阳刚刚照到我们,有点被夜雾遮蔽。"
这些样本于1912年与队员们的冰冻遗体一起被发现。1914年,英国古生物学家阿尔伯特·查尔斯·西沃德将斯科特探险队收集的植物化石遗骸描述为舌羊齿属和椎木属,这两种植物物种几乎分布在世界各地,后来被阿尔弗雷德·魏格纳用作南极洲曾经与其他大陆相连的证据。
洛夫克拉夫特显然对魏格纳在1920年代提出的板块漂移理论着迷,因为他在故事中描述了在一个死城中发现了一张来源不明的古代地形图,显示了大陆在地球表面的缓慢移动。
"……正如我所说,泰勒、魏格纳和约里提出的假设,即所有大陆都是原始南极大陆的一部分,由于离心力而破裂,并在技术上粘稠的下表面上漂移分开——这个假设是由非洲和南美洲的互补轮廓以及大山脉被滚动和向上推的方式等事物提出的——得到了这个神秘来源的有力支持。"
对于洛夫克拉夫特来说,地质学和对发现的化石的详细描述是呈现深层时间概念的重要组成部分,尤其是前寒武纪,根据他那个时代的知识,当时地球上不存在生命。然而,代尔的探险队在可以追溯到这个古老时期的岩石中发现了高度进化生物的痕迹,仅被称为古老者。它们在文化、技术和能力方面都远远优于我们的文明,最重要的是,它们比人类古老得多,洛夫克拉夫特的故事以一个警告结束:与地球(和这些生物)年龄的几乎难以想象的浩瀚相比,我们应该感到非常谦卑(和恐惧)。
"……我被迫发言,因为科学界人士在不知道原因的情况下拒绝听从我的建议。我完全违背我的意愿,说出我反对这次计划入侵南极洲的原因——包括大规模的化石搜寻以及对古代冰盖的大规模钻探和融化。我更不愿意这样做,因为我的警告可能是徒劳的。"
图2. 南极洲大陆基岩的数字高程模型,数据来自LYTHE, M.B., VAUGHAN, D.G. 和 BEDMAP Consortium (2000): 南极洲新的冰厚度和冰下地形模型。
今天,人们对南极洲的地质学了解得更多了。南极洲大陆由两个主要的地质上不同的区块组成,这两个区块被横贯南极山脉分隔开来,横贯南极山脉是一条长2800公里的山脉,山峰高达4000米(洛夫克拉夫特想象中的疯狂山脉比这些山脉高出两倍多)。
东南极洲以 Precambrian 火成岩和变质岩为主,但几乎完全被 4000 米厚的冰盖覆盖。即使东南极洲被认为是古老而稳定的陆盾,地球物理调查也显示冰下埋藏着显着的山脉,如 Gamburtsev 山脉,这是一条长 1000 公里的山脉,山峰近 3000 米高。这些难以到达的山脉的起源长期以来一直是一个耐人寻味的谜团——火山起源、最近由俯冲形成的山脉或古代冈瓦纳造山运动的遗迹是最流行的假设。最新的研究 (FERRACCIOLI et al. 2011) 提出这些山脉是更古老的山脉,是在各个南极区块碰撞期间的运动中形成的。
西南极洲是由五个较小的区块组成的镶嵌体,被西南极冰盖覆盖;然而,岩石在南极半岛上暴露出来。南极半岛是在晚古生代和早中生代期间海底沉积物抬升和变质形成的,正如启发洛夫克拉夫特的化石所证明的那样。
参考文献
亨特福德,R. (2010): 争夺南极 - 斯科特和阿蒙森的探险日记。Continuum International Publishing Group: 330
朗,J. (2003): 疯狂山脉 - 科学家在南极洲的奥德赛。Jospeh Henry Press, Washington: 252