為什麼地球上的山峰不會一直升高?
2019年10月24日08:19
珠穆朗瑪峰是世界上最高的山峰
珠穆朗瑪峰是世界上最高的山峰

  新浪科技訊 北京時間10月24日消息,想像一下,如果地球的山脈變得高聳無比,甚至穿透大氣層,那飛行員們見到的天空將會是什麼樣的?或許在某些地方,他們會看到一個由山峰組成的迷宮。

  也許宇宙中的另一顆星球上會出現這樣的場景,但是在地球上,山峰的高度都在海拔8840米的珠穆朗瑪峰之下。那麼,是什麼阻止了地球山峰的生長呢?

  美國匹茲堡大學的地質與環境科學系教授納丁表示,導致地球山峰不能永遠生長的限製因素主要有兩個。首先是重力的影響。許多山脈的形成是由於地球表層的運動,即眾所周知的板塊構造運動。該理論將地殼描述為動態的岩石圈,可分為多個構造單元(板塊),並隨著時間的推移而不斷運動。當兩個板塊碰撞時,會迫使邊緣物質向上抬升。包括珠穆朗瑪峰在內的喜馬拉雅山脈就是這樣形成的。

  麥考利表示,當板塊不斷擠壓時,山脈就不斷生長,直到在重力作用下難以為繼。在某一時刻,山峰會變得過於沉重,其自身質量阻止了由那兩個板塊碰撞引起的向上生長趨勢。

  山脈也可以通過其他方式形成。例如,像夏威夷群島這樣的火山島,是由熔融的岩漿噴發出地殼並逐漸堆積而形成的。而無論山脈是如何形成的,它們最終都會變得過於沉重並屈服於重力。換句話說,如果地球的引力更小,那山峰就會更高。麥考利補充道,這一場景其實就發生在火星上,那裡的山峰要比地球上的高得多。火星的奧林帕斯山是太陽系中已知的最高的火山,高度為25000米,幾乎是珠穆朗瑪峰的三倍。

  據美國國家航空航天局(NASA)稱,奧林帕斯山之所以具有如此令人稱奇的高度,最有可能的原因是火星的重力較低且噴發頻率較高,造山熔岩流在火星上持續的時間比在地球上要長得多。更重要的是,火星的地殼並沒有像我們的星球那樣被分成動態板塊。在地球上,隨著板塊移動,熱點地區(地幔熱柱噴出的區域)也在移動,從而導致新的火山形成,而現有的火山逐漸消亡。地幔的活動將熔岩散佈到更大的區域,形成了多個火山。在火星上,大陸地殼不會移動,因此熔岩能堆積成巨大的單體火山。

  地球上山脈生長的第二個限製因素是河流。起初,河流能使山脈顯得更高,因為它們會侵蝕山脈的邊緣物質,在山腳附近形成深深的裂縫。然而,隨著河流的侵蝕,其河道可能變得過於陡峭,從而可能引發山體滑坡,將物質從山上帶走,限製山峰生長。

  在9月16日發表於《自然-地球科學》(Nature Geoscience)雜誌的一篇論文中,研究人員提出,當河流達到“陡峭閾值”(threshold steepness)之後,它們通過侵蝕作用對山脈生長的影響就會受到限製。

  水下山脈同樣受到重力和山體滑坡的限製,但它們可以比陸地上的山脈高得多,因為高密度的水比空氣更能起到支撐作用,抵抗重力影響。麥考利說:“水為這些山脈提供了側向支撐,使它們能夠變得更高。”

  珠穆朗瑪峰通常被認為是地球上最高的山峰,但“世界最高山峰”的頭銜還有其他競爭者。夏威夷的茂納凱亞火山是一座休眠火山,如果以它的底部(位於太平洋深處)到頂峰的距離來測量,它就是世界上最高的山,高度足有10210米,比珠穆朗瑪峰略高。但是,茂納凱亞火山有6000米在海平面以下,其最高點在海平面以上4205米。如果從海平面上測量,珠穆朗瑪峰的高度是茂納凱亞火山的兩倍,為世界最高峰。

  奧林帕斯山

  奧林帕斯山是火星上的盾狀火山,也是太陽系中已知最高的山,高於基準面21229米,是珠穆朗瑪峰的將近兩倍多。在太空探測器確定這是一座山之前,地面望遠鏡中的奧林帕斯山是一個明亮的兩點,被19世紀後期的天文學家稱為“奧林帕斯山之雪”(Nix Olympica)。

  奧林帕斯山的破火山口長約85公里,寬約70公里,火山口壁最高達3公里。整個火山的坡度非常緩,加之巨大的寬度,使得在火星表面無法看到火山全貌——從山坡邊緣無法看到山頂,而從山頂無法看到山坡邊緣。火星上的其他巨大火山也有類似現象。奧林帕斯山是盾狀火山,由流動性高的玄武岩熔岩長期噴發累積而成,類似地球夏威夷群島的茂納洛亞火山。(任天)

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