想象一下,如果地球上的山脉变得高耸无比,甚至穿透大气层,那飞行员们见到的天空将会是什么样的?或许在某些地方,他们会看到一个由山峰组成的迷宫。
也许宇宙中的另一颗星球会出现这样的场景,但是在地球上,山峰的高度都在海拔8844米的珠穆朗玛峰之下。是什么阻止了地球上山峰的生长呢?
美国匹兹堡大学的地质与环境科学系教授纳丁表示,导致地球上山峰不能永远生长的限制因素主要有两个。首先是重力的影响。许多山脉的形成是由于地球表层的运动,即众所周知的板块构造运动。该理论将地壳描述为动态的岩石圈,可分为多个构造单元(板块),并随着时间的推移而不断运动。当两个板块碰撞时,会迫使边缘物质向上抬升。包括珠穆朗玛峰在内的喜马拉雅山脉就是这样形成的。
麦考利表示,当板块不断挤压时,山脉就不断生长,直到在重力作用下难以为继。在某一时刻,山峰会变得过于沉重,其自身质量阻止了由那两个板块碰撞引起的向上生长趋势。
山脉也可以通过其他方式形成。例如,夏威夷群岛这样的火山岛就是由熔融的岩浆喷发出地壳并逐渐堆积而形成的。无论山脉是如何形成的,它们最终都会变得过于沉重并屈服于重力。换句话说,如果地球的引力更小,那山峰就会更高。
这一场景其实就发生在火星上,那里的山峰要比地球上的高得多。火星的奥林帕斯山是太阳系中已知的最高的火山,高度为25000米,几乎是珠穆朗玛峰的3倍。奥林帕斯山是盾状火山,由流动性高的玄武岩熔岩长期喷发累积而成,类似地球夏威夷群岛的茂纳洛亚火山。在太空探测器确定这是一座山之前,地面望远镜中的奥林帕斯山是一个明亮的两点,被19世纪后期的天文学家称为“奥林帕斯山之雪”。奥林帕斯山的火山口长约85公里,宽约70公里,火山口壁最高达3公里。整个火山的坡度非常缓,使得在火星表面无法看到其全貌——从山坡边缘无法看到山顶,从山顶无法看到山坡边缘。火星上其他巨大火山也有类似现象。
美国国家航空航天局(NASA)称,奥林帕斯山之所以具有如此令人称奇的高度,最有可能的原因是火星的重力较低且喷发频率较高,造山熔岩流在火星上持续的时间比在地球上长得多。更重要的是,火星的地壳并没有像地球那样被分成动态板块。在地球上,随着板块移动,热点地区(地幔热柱喷出的区域)也在移动,导致新的火山形成,现有的火山逐渐消亡。地幔的活动将熔岩散布到更大的区域,形成了多个火山。在火星上,大陆地壳不会移动,因此熔岩能堆积成巨大的单体火山。
地球上山脉生长的第二个限制因素是河流。起初,河流能使山脉显得更高,因为它们会侵蚀山脉的边缘物质,在山脚附近形成深深的裂缝。然而,随着河流的侵蚀,其河道可能变得过于陡峭,从而可能引发山体滑坡,将物质从山上带走,限制山峰生长。
《自然-地球科学》杂志曾发表一篇论文,研究人员提出,当河流达到“陡峭阈值”之后,它们通过侵蚀作用对山脉生长的影响就会受到限制。
水下山脉同样受到重力和山体滑坡的限制,但它们可以比陆地上的山脉高得多,因为高密度的水比空气更能起到支撑作用,抵抗重力影响。麦考利说:“水为这些山脉提供了侧向支撑,使它们能够变得更高。”
此外,珠穆朗玛峰通常被认为是地球上最高的山峰,但“世界最高山峰”的头衔还有其他竞争者。夏威夷的茂纳凯亚火山是一座休眠火山,如果以它的底部(位于太平洋深处)到顶峰的距离来测量,它才是世界上最高的山,高度足有10210米。但是,茂纳凯亚火山有6000米在海平面以下,其最高点在海平面以上4205米。△