上回讲到了，海斯提出了海底扩张学说，但是他没有发表在什么特别重要的期刊上，而是发表在了一个纪念文集上，这东西不需要审核。有了这个海底扩张说，魏格纳的大陆漂移的理论就算是起死回生，活过来了。但是海斯当时没有足够过硬的证据。因此他非常关注地磁方面的研究成果。
拉夫（左）和梅森在勘测海底岩石的磁性分布
拉夫发明了一种测量海底岩石磁性的工具，他好说歹说，说动了美国海岸警卫队，把先驱者号考察船借给了他。他装上仪器以后，和梅森一起为海底绘制磁性图谱。他们在胡安·德·富卡洋海岭发现了磁性异常分布。这个地方其实就在温哥华的外海600公里的左右。海底的磁性一条强一条弱，呈现间隔分布，而且是条状分布。对于这个现象，当时拉夫和马森是没办法解释的。按照这二位的想法，是不是海底岩石里面含有的磁性物质量多量少不一样导致的呢？可是捞起石头化验了一下，没什么差别。这个解释肯定是说不通的。于是大家的兴趣都来了，磁力探测仪成了每条船的必备仪器。大家都想考察一下海底的磁性分布。
HMS欧文号是一艘扫雷舰改装的考察船
英国地球物理学家马修斯乘坐欧文号考察船获得了非常丰富的资料，引起了剑桥大学的学生瓦因的注意。他打算用当时还很前沿的计算机技术来分析这些数据。他认为地磁的条状分布应该是和磁极倒转有关系的。马修斯也很支持瓦因的想法，两个人联合写了一份论文，发在了1963年7月份的《自然》杂志。这两个年轻人把磁极倒转和海斯的海底扩张学说联系到了一起。设想一下，假如地下的物质不断的冒出来，必定是炽热的，温度早就超过了居里温度，因此是不可能有磁性的。等到从大洋中脊冒出来以后，温度低了，就可以被地球的磁场所磁化。大洋的洋底就这么一寸一寸的冒出来，就像传送带一样，不断的推向远方，同时也被地球的磁场所磁化。别忘了，地球的磁极每过一段时间就会倒转一次，因此海洋的洋底就像条形码一样忠实的记录了 当时的磁场方向。随着地球磁场一正一倒的来回折腾，大洋的洋底也就被不断的磁化成一条一条的分布。
假如瓦因和马修斯的说法是对的，大洋的洋底是从中洋脊对称的冒出来的，那么磁性异常带应该是对称分布的。这就是一个可以验证的预言。于是海斯得知这个信息以后，就上赶着到处去呼吁大家 加紧展开对大洋洋底磁场的调查研究。当时美国地质调查局的考克斯确定了最近几次磁极倒转的年份。那么和海底磁性异常地带的宽度对比一下，就知道海底扩张的速度，也可以知道海底的年龄。如果能测出海底到底年龄有多大，就可以验证海底扩张学说是不是正确的。应该是离开中洋脊越远，越是古老。光定性的了解是不够的，要能够定量计算，而且数据也要能对上茬。那才说明你的理论是合格的。威尔逊1963年到剑桥和瓦因合作，开始研究海底扩张的理论。他们收集了当时各个考察船带回来的数据报告。根据考克斯的研究，最近的4次磁极倒转的时间比例是0.7:1.7:0.9:1.7。大致是这个比例，那么大西洋中脊旁边的4四条磁性异常地带的宽度比例也应该是大差不差的。太平洋里的情况也应该是这样。他们收集的数据很多，用计算机分析下来，果然是一致的。大概计算了一下，太平洋里的磁性异常带明显比大西洋要宽，这也就意味着太平洋底扩张的比大西洋底快多了，大概是后者的4.4倍。大西洋底每年扩张1厘米，太平洋底每年扩张4.4厘米。当然，还是有很多人不相信瓦因和马修斯的理论，但是当大量数据摆在面前的时候，他们也不得不承认。特别是看到中洋脊两侧的磁性数据是如此的对称分布的时候，大家都服气了，瓦因是对的。
1.5亿年前，南美和非洲还粘在一起
那么好了，假设3000万年以来海底扩张的速度是一致的。现在根据4个磁条带的分布已经计算出了扩张的速度。其他的条带的年龄也就能反推出来。我们还可以反推南美洲和非洲是什么时候分裂开的。大概是1亿多年前，非洲还是和南美洲连在一起的。如果说海斯的那篇文章是地球物理学革命的序幕的话，瓦因和马修斯的文章可以看做是这场革命的进入到了正式阶段。在此之后，地球物理学家们可以一步一步反推出地球的历史变迁。这可是抢了地质学家的饭碗。因此很多地质学家对于这帮帮人搞出来的东西不以为然。因为地质学家们认为，搞清楚地质年代，搞清楚沧海桑田的变化是他们地质学家的事儿。地球物理学家纯属仨鼻子眼儿多出这口气。因此，地质学家们要用自己最拿手最专业的方式来证明地球物理学家们是不靠谱儿的。
格洛玛·挑战者号
怎么办呢？接着打洞啊，在大洋底部打洞钻探，分析岩石的成分和年龄，大洋的洋底是哪一年的，是年轻还是古老，都可以通过样品分析出来。这可比地磁证据要硬多了。最擅长在海底打洞的船是哪一艘呢？是格洛玛·挑战者号嘛。从海底钻洞取样是它的拿手好戏。这艘船当时出了机械故障，已经在船厂修了好长时间了，因此一直听不到它的声音。现在这艘船修好了，就要出海去打孔了。他们去了南纬30度左右，在大西洋中脊的两侧打孔取样。钢管取样器可以取回长9米的岩石样品。要分成6段，每一段长1.5米，然后就像劈甘蔗一样，竖着分成两半，一半保存在4摄氏度的恒温箱里，回去还要保存在研究中心的仓库里。万一别人也想研究呢？可以去取一点样品。
超微化石软泥
研究样品是个非常枯燥的事情，外行看起来就是一头雾水。大洋沉积物主要是由极其细小的单细胞植物的遗骸组成，这些单细胞生物就是所谓超微漂浮植物，它们呈针状、盘状或星状，千姿百态，常常占到沉积物总量的95%。除了这些超微植物外，常见的组分还有一种名为有孔虫的单细胞动物。这些东西用显微镜就能看见，古生物学家就靠这个来确定地质年代。地质时代的划分有不同的层级。最大的时间单元是“代”，比如新生代、中生代、古生代、元古代和太古代。代的下面是纪。深海钻探只能穿透新生代和中生代的地层。中生代地层包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪；新生代地层包括第三纪和第四纪。纪可以进一步划分为＂世＂ 。侏罗纪和白垩纪都可以分为十个以上的“世” 。它的名字只有专家才能记得住。第三纪分为古新世、始新世、渐新世、中新世和上新世，第四纪则分为更新世和全新世。更新世的延续时间，大致相当于北半球冰期的时间。反正地质年代非常的复杂。大家最熟悉的大概也就是侏罗纪，因为电影《侏罗纪公园》比较出名。白垩纪可能也挺出名，很多人可能小时候看过《恐龙特级克赛》。那里边的恐龙就来自于白垩纪。你要是能在地里刨出来个霸王龙，那这个地层十有八九是白垩纪晚期的。但是在海底里可没有恐龙，古生物学家们就只能靠微小的化石去确定地质年代了。比如说硅藻、有孔虫、放射虫等等微小的生物。靠古生物化石只能知道相对的年代，并不能知道具体的年份，要知道一块石头到底有多古老，要计算具体时间的话，还需要放射性测定法。很多火山岩含有钾元素，一般是39K，极少数是40K。40K是一种天然的放射性元素，经过beta衰变以后，变成40Ar和40Ca，半衰期大概是1.3亿年。所以，测定钾元素和氩元素的比值就能计算出岩石的年龄。而且特别擅长测量亿万年的东西，起码是5万年以上，14碳测年法就没办法测这么长，14碳的半衰期只有5730±40年，时间长都衰减没了，也就没法测了。当然钾-氩测年法也搞不定短期的。假如要测地球年龄，那就要靠锆石里面的铀铅比，一种方法管一段。正因为无法互相替代，才会有那么多的办法。早在1906年就发现了钾元素里面有微量放射性，但是没办法测量，一直到上世纪50年代，才能测量。这个方法的好处是氩气是一种惰性气体，不可能产生固体化合物保存在石头里。这块石头生成的时候，也不会有气体掺杂进去。因此要是切开一块石头，发现里面含有氩气，必定是钾元素放射性衰变形成的，因此计算很简单。但是，空气之中也含有氩气，因此还不能让空气中的氩元素去干扰测定，加州大学伯克利分校建成了一台新的质谱仪，能够剔除这些干扰，科学家们非常高兴，他们用这台质谱仪测定了内华达山脉花岗石的年龄。美国地质调查局的考克斯就是靠这台质谱仪完成了磁极颠倒的时间表。这是一个很重要的而基础性研究，我们前面讲过。
放射虫软泥
按照地磁计算，现在格洛玛·挑战者号打出来的海底岩石应该是3800万年前的，当时华裔的地球科学专家许靖华也在这艘船上，参与了很多的工作。他当时是不认可海底扩张说的，他觉得海底年龄怎么可能只有3800万年呢？这不是比恐龙还年轻吗？第一个样品取出来的时候，大家都忐忑不安，不知道这段岩石有多大的年龄。一开始钻的并不深，只有9米。古生物学家捧着岩石样品跑回船上的实验室里，过了一阵子又跑出来了，结论是大概是2500万年左右。表层比较年轻是正常的，当时许靖华想，海底深处的石头应该是上亿年的老东西了。船仍然在钻探，每隔三小时就拿上一段岩石样本。每次测定都很稳定，大概都是3000万年左右。除了晚渐新世，还是晚渐新世的东西。最后一段岩石被拉出水面，检测结果还真的是大约3800万年前的。实测的数值和理论计算是相符合的。
格洛玛·挑战者号钻取岩心
船换了个地方，开到下一个钻孔位置，按编号是15。距离大洋中脊的轴心大约420公里，按照磁异常分布的理论计算这里的大洋海底应该只有2100万年的年龄。就在1968年的圣诞前夜，格洛玛挑战者号开钻了，深度150米。上层的软泥大约只有100万年左右，钻头钻到100米的时候，取上来的样本仍然只有只有六七百万年，当时许靖华很想找个地方偷着乐一下，想想又不太合适，忍住了没笑出声来。因为他内心里还是反对海底扩张说的，现在数据显然是对不上了。但是做实验或者统计调查这种研究方法属于归纳法，归纳法最怕碰上的问题就是黑天鹅。这一次许靖华就碰上了。上一管子样品还是800万年前的岩石，下一管子就一下穿越了 1千万年，变成了1800万年。这是地球在忽悠大家。最后一管子岩石样品在晚上9点钟被取出来，测量了一下年代，果然是2100万年前的。理论预测完美的吻合了。这下，海底扩张学说很难反驳了。
格洛玛·挑战者收集的取样标本
格洛玛挑战者号的这一次航行打了很多的孔，分析的结果都是符合海底扩张学说的。其实，海底的磁异常地带并不是平面上的二维结构，而是三维结构的。因为海底也在经年累月的不断沉积。每一层的磁化也不一样。即便是计算三维的数据，海底扩张学说也是完全符合的。所以这个理论非常的扎实。1969年2月，这艘船停靠在里约热内卢，结束这一次考察的时候，许靖华已经完成了180度的大转变，他也是这次地球科学革命的亲历者之一。1965年，好几个学者聚集到了剑桥大学，海斯就跑来和威尔逊、瓦因、马修斯这些人碰了个头。几个人聊来聊去，很多新思想就冒出来了。如果说魏格纳的大陆漂移说是1.0版，那么海底扩张说就是2.0版，现在几个顶尖的大拿碰在了一起，开始向3.0版本进军了。尽管大陆的位置在移动之中，海底也在不断的从中洋脊冒出来，从海沟插回去。就像传送带一样在不停的运动，但是似乎有些东西是不变的，南美洲大陆的轮廓和非洲的轮廓基本上可以拼到一起，也就是说千万年都没怎么变化，这又是为什么呢？大陆的移动和海底的扩张理论如何才能融合到一起，变成一个统一的理论呢？
8月24号的《理性的力量》演讲会快要来临了，已经进入了倒计时的准备阶段。现在票也卖的差不多了，但是我们知道，科学声音的听众来自于天南海北。有些人到最后一刻才能确定计划，所以我们放票也是一批一批放出来的，最后还有大约20张票，我们现在也放出来了，要是你现在能安排好时间，还有机会抢到。大家可以到科学声音公号购买我们这次演讲会的门票。
