== 字幕制作：雨过晴==
今天的我们处于了解地球
还有了解人类与地球关系的 科学革命中
最近科学家开始以新的方式 看待地球
把地球当成有机体
地球像生物，永远都在活动
受到内部能源的驱动
地球跟生命一起进化
两者都被移动陆块 改变气候的力量所影响
在地球的形成系列节目中
我们要以新的角度 来探索活地球
这个角度的本质便是了解时间
“时光旅行”
科学家对于地球
最深奥也最简单的问题就是
地球存在多久？
这个问题让地质学家 努力了两百年
在20世纪初
一位地质学家来到南非 一个遥远偏僻的角落
巴柏顿山地
他叫做亚伦霍尔
他受南非政府委托 来这里绘制地图
勘探黄金
巴柏顿山地有几千平方公里
地势崎岖
被河水切穿
露出的岩面点缀山头 表示这片景观底下暗藏床岩
霍尔打算穿过整个地区
记录这些岩面 以制作表面下的岩石图
这个工程非常浩大
但是在霍尔进行 绘制研究的时候
他慢慢发现一个遗漏之处
不管他怎么努力
在岩石之间 就是找不到化石的迹象
巴柏顿的存在年代 会比生命的开始还早吗？
这个地方的年代究竟有多久？
霍尔提出这个问题正是时候
科学家已经为地球的年代 争辩了上百年
他们努力克服 支配了几百年的想法
那是来自充满权威的宗教教义
创世纪阐述上帝创创造了地球
还有地球上的一切
包括人类，六天便完成
这意味着 地球史跟人类史是同时开始
这成了17世纪的学者 探究地球年龄的根据
藉由圣经里头的记载 加上亚当后代的年龄
他们得出地球始于 西元前4004年
也就是当时地球年龄 不到六千年
但是在地质学家看来 可不是这样
当他们研究巴柏顿等地区时
发现景观 随着时间而改变的证据
那是很长的一段时间
马坦德威特追随着霍尔的脚步
他也为巴柏顿的古老吸引
我在很多年以前 就对这里很有兴趣
但是一直到很久以后 才有机会过来
70年代末期，我来到巴柏顿
这成了我这辈子 最正点的举动之一
这个地区它的特别之处
足以帮助我们了解地球
马坦就跟当年的霍尔一样
详细勘探了巴柏顿的岩石
结果发现了一个惊人的模式
你勘探这边的山丘的时候
你会发现景观中
最主要的部分是岩石长条
就像那边那条
如果你仔细观察
观察后你会发现
事实上这些岩层非常清晰可见
所以你可以看到 这边这一大块是垂直岩层
巴柏顿每个区域的景观 都充满岩石层
到了19世纪的时候
地质学家开始了解到
创创造这些层次的过程 还在运作当中
霍尔跟同期学者都知道
水是改变的有力因素
经年累月 对岩石形成侵蚀及创创造
拿这条河来说
就跟很多河川一样 会切穿岩石
把泥沙这些物质带往下游
然后在河流缓慢的地方
这些泥沙会在不受干扰的角落
一层一层淤积
经过这样一层层的堆积后
就慢慢成为岩石
这是一块岩层
这块岩层代表一个河床
这里你甚至可以看到沙砾
这些是河中的沙砾
你看到的这些脊，这些是波纹
可以看出水是从这边 往那个方向流过去的
如果你往下面看
可以看到那里有好几层 往上叠起来的岩层
这边一层，在那边还有一层
这边又一层，这边有一层
一直下去
总共有几十层岩层 现在已经全部倾斜
它们原本是水平推叠的 代表这条河的历史
悠远的淤积历史
对19世纪的科学家来说
这些岩石层的形成时间
并不像圣经里头所说的 毕其功于一役
这一定是经年累月的成果
但究竟是多久？
首先发现这个问题的重要性的
是苏格兰人詹姆斯赫顿
在苏格兰东岸斯卡角的崖面
可以看到一小块岩石
这让赫顿印象深刻
地质学家克里斯尼可拉斯
对赫顿的成就做了特别的研究
这是地质学界有名的胜地
这里叫做“赫顿的不整合”
赫顿在这个悬崖有所发现
这个悬崖底部的灰岩 是垂直站立的
上方是一层水平红岩
而两者之间的表面有点起伏
赫顿的想法是
如果所有岩石 在海床上都是水平沉积
那么就无法解释 悬崖底部的垂直灰岩
其中一定有问题
他开始仔细的研究岩石
最后得到这个想法
灰岩一定是被扭曲，被弯曲过
所以才会垂直，然后浮出海面
等到被侵蚀之后再沉入海里
所以才会造成上方的红岩沉积
不只如此，后来它再度隆起
形成我们现在看到的岩面
所以此处沉积的周期 至少有二次
他在这片悬崖 可以看到隆起跟侵蚀
因此他认为每个周期
一定是费了很久的时间 才能够完成
因为当他环顾四周之后发现
当时河海的侵蚀速度很缓慢
他接着又想说
在这之前还有之后 又有多少周期
这全都属于未知
因此他认为地质时间 非常悠久长远
他因此说出了一句名言
他看不出开始的痕迹 以及可能的尽头
对赫顿来说，地球很古老
斯卡角代表了地质时间的发现
从此奠定了 地质学家的思考方式
还有工作
赫顿的一位同事 数学家约翰普拉法
他跟赫顿一同前往斯卡角
普拉法在这之后 写下来到这里的经验
他说： 我们看到斯卡角的岩石后
冲击挥之不去
也因观看时间的深渊 而感到轻飘飘
地质学家知道
赫顿的时间深渊是有根据的
他们的脚下 拥有地球历史全貌的线索
就深锁在岩层中
我们要到地下128层 秒速8到10公尺
没什么好怕的吧？
没错
就跟帝国大厦的电梯一样
是
比较颠簸，速度可能快一些
兰德采金地位于 巴柏顿西方两百英里之处
这里有世界上最深的矿井
对马坦德威特来说
这是作时光旅行的机会
好，你现在应该可以体会 迅速下降的感觉了
你的耳朵对压力也有反应
我感觉到了，哇
那一部升降车正要往上
这是双鼓轮系统
如果司机不小心搞错 突然踩刹车
你就能感觉到伸展力
他刹车有点不顺
真是不可思议
你会习惯的
很恐怖
我们做的是 六千公尺的沉积物时光回溯
我们所在的位置 时间非常古老
生物还没出现
这时活动的有机体还没出现
不管时光回溯多久
每个岩层都含有 成形当时的环境细节
只要你懂得如何解读
好，我们现在看到的是砾石层
我们从上面到底层采矿
就在筛选过的矿脉切口
你看到这里 还混有卵石跟黄铁矿
还有金矿可以开采利用
这是我们工作的资源
在我看来
这里是一连串河床的切穿之处
我们可以看到卵石
你可以看到它们都是圆圆的
我们还可以看到 岩床下藏有丰富矿物
这似乎是一层层河床 你认为呢？
这里原本应该是 蜿蜒的河流吧？
没错，就是这样
这是一连串沉积而成的沙砾层
而这些砂砾层彼此交错
所以这是平面上蜿蜒的河流
我们的所在位置 距离地面1公里
这些河床被后继的河流 不断掩盖
因此我们还可以再深入 甚至4、5公里
我们现在知道 这是很庞大的堆积层
是一层层河床堆积而成的
大家可以看到这些发亮的物质
碘、亚硫酸盐、黄铁矿
这到现在应该要氧化 应该要生锈了
却还是闪闪发亮
我们从黄铁矿可以知道 当时空气中的氧气比较稀薄
没错，当时空气中 可能充斥二氧化碳
19世纪的地质学家 探索世界各地的床岩
也慢慢的搜集]]了 地球零星的过去
地球历史的片段
但是要怎么把这些片段
串连成一个 完整的地球故事呢？
在英国南岸 摄政时期的胜地来姆利吉
19世纪的科学家 发现到谜底的关键
海洋学家瑞秋米斯 每年都会带学生到一个地方
观察铭刻着过去的岩石层
这些岩石 有地球历史的其他线索
海滩是研究地质的好地方
因为这些海水不断的侵蚀悬崖
露出多塞特底下的岩石层
我们沿着海滩行走
可以看到 几百万年前沉积的岩石
这些岩石最惊人的地方
在于整个悬崖 不断的深浅交替
而且规律的重覆
我们沿着地质时间
沿着悬崖走就可以看到
如果我们仔细地观察岩石
可以吸收到很多有趣的讯息
我们可以透过地质学的观点
来看岩石下的情形
深色，松软的岩层
是在海里头，在浅海里头沉积
我用手指就可以捏碎
这很容易垮掉
所以很容易在沙滩遭到侵蚀
基本上它的成份 是从河川运到海洋的泥粒
而且之后没有发生什么变化
浅色的岩层就很不一样
它来得坚硬多了
所以才会伸出 沙滩上的这些平台
基本上这些岩石是石灰岩
这是由当时位于海洋的 有机物遗体的壳组成
之后它们胶合凝固 变得很坚硬
但是这些岩石最令人振奋的是
我们在里面的发现
我现在走过的是 石灰岩的一部份
里面充斥着成千上万的化石
这是很好的鹦鹉螺化石范例
这个有机体 几百万年前住在海洋里面
它死后沉到海底 然后在地质时期保存下来
很讽刺的是
首先对岩石中 奇形怪状的物体产生兴趣的
并不是科学家
而是靠化石维生的人
他们搜寻化石卖给游客维生
来姆利吉寻找化石的人
很快就对海滩上找到的 各种鹦鹉螺化石感到熟悉
光是这一带出土的样本 就有一千多种
更重要的是 越往悬崖上方移动
这些鹦鹉螺化石的大小
复杂度跟变化也跟着增加
也就是说 它们似乎随着时间而演化
每个石灰岩层中 都拥有独特的化石
因此地质学家在世上任何地方
如果发现一样的化石成分
绝对可以断定
这个岩层沉积的时间
跟来姆利吉的岩层完全相同
19世纪的地质学家 因此有了极大的突破
因为这能让他们把地质时间
分割成我们现在所使用的时期
三叠纪、侏罗纪、白垩纪等
因此了解化石 是怎么随着时间进程而演变
就可以把时间规模拼凑起来
透过岩层内部的化石 替岩层分类
科学家可以分辨世界各地 岩层的关系
了解这些岩层的时间先后
但是他们还是无法判断 这些岩层有多老
了解地球的年代
很快就成了科学界 最迫切的问题
这个问题吸引了 本世纪杰出的物理学家
开尔文爵士
开尔文相信他能精确的 计算出地球的年龄
他的方式是根据 维多莉亚时期矿工的经验
不管多深入 矿工都面临一个共同的障碍
下面好热，温度有多高？
大概有27度吧
不管你到哪里 都是愈往下面愈热
我们往下时 温度升高的状况是怎么样？
大概是每公里升高11度
19世纪的矿工就已经发现
地球内部非常炎热
这些热气是怎么来的？
开尔文认为 这是地球与生俱来的
地球形成时，内部就蕴含热气
开尔文的推论是
地球一定是岩石逐渐累积而成
岩石累积成长时的力道冲击 释放出大量能源
这个能量足以让整个地球熔化
但是开尔文了解
除非继续加热 任何热体都会随时间而冷却
地球冷却的时间愈久就愈冷
所以他开始搜集]]资料
了解矿井中温度上升的情形
热是怎么经由岩石传迅
还有岩石的熔点等等
他把这些资料加以应用
估计地球熔化至今的时间
经过多年的计算以后
开尔文最后得出 地球大概有两千万年之久
对多数科学家来说 开尔文的论点无懈可击
但是对霍尔这种 野外地质学家来说
这个数字太小了
他们看到的是 一层层堆积而上的岩石
两千万年太短了 不可能造成这种层次
就在霍尔完成任务 准备离开巴柏顿的时候
伦敦传出一个惊人的讯息 形成地质学的革命
也解决了这个矛盾
1904年
英国科学界菁英 参与皇家科学学会
一名年轻的纽西兰物理学家 卢瑟福
准备向世人宣布 他发现的新现象：放射线
人类对地球跟时间的了解
就要永远改变
今晚 知名科学家丹麦肯兹教授
要进行演讲
教授，我们准备好了
很明显的 地球的中心问题之一
就在于它的年龄
开尔文爵士是设法计算 地球年龄的物理学家先锋
他算出来的数目是两千万年
本世纪初 卢瑟福来到这里讨论放射线
而让他大为吃惊的是 开尔文也在场
他在回忆录中说道
我进入半黑的房间里头
不久发现开尔文在场
我知道我麻烦大了
在我演说的最后 会提到地球的年龄
我的观点跟他有抵触
还好不久之后他就睡着了
卢瑟福发现地球内部的成份 具有放射性
例如铀、钍跟钾
这些物质会产生大量的热源
这完全推翻了 开尔文的计算根基
地球内部有热量来源 并不会逐渐冷却
所以你不能再以这个论点 推算地球的年龄
卢瑟福推翻了 开尔文的立论中心
地球内部的热源 并非全是形成时存留下来的
热源是地球内部的放射衰变 不断引发的
但是从另一个角度来看
人类可以利用这些放射衰变
实际测量地球的年龄 而不只是估计而已
卢瑟福奠定了 新地球科学的分支
地质年代学的基础：
直接测量岩石的年代
史帝分摩巴是出色的实践者
卢瑟福他认为
你可以透过放射现象 得知岩石的年代
他的学说是
一块含有特定铀量的岩石
铀会经历衰变的过程
经年累月
放射衰变慢慢将铀转变成铅
我们能测量这个过程的速率
所以你拿一块岩石 测量岩石的铀跟铅含量
就能够计算出岩石的年龄
所以卢瑟福跟一些年轻的同僚
他们开始测量起 岩石里面的铀跟铅的含量
每个岩石都有它的放射时钟
这个时钟从岩石形成 就开始运转
新矿物质也开始结晶
这些矿物质会因为 地球内部的放射衰变
慢慢地变成了其他元素
经过科学界 将近两百年的努力以后
只要一撮沙 就能够得知地球的年龄
他们提出的发现是
有些岩石有几百万年之久
而且之后很快的又发现了 15亿年的岩石
这是完全不同的方法
用来计算地球跟岩石的年龄
而在了解放射现象之前呢
我们算出的数字是几千万年
卢瑟福的成就是 一下子大大拉长了地质时间
几乎是原本所估计的一百倍
这让地质学家松了一口气
这个发现 是20世纪最重大的成就之一
我们现在可以为岩石 还有矿物质等定年
而且结果非常的精准
让我们了解整个太阳系 跟地球的历史
但是要算出地球的年龄
地质学家必须找到 从地球形成时遗留至今的岩石
这个毫不起眼的物体 是一小块殒石
陨石在1969年2月 坠落墨西哥阿延第
这是我们所知 地球上最古老的物体
这是人类能握在手中的 最古老的物体
它有45亿6千6百万年
大约正负两百万年的误差
地球上大部份的殒石 时期都跟它差不多
大概都只比它年轻几百万年
这边这些白包体 是它之所以悠久的原因
它们来自太阳系之外
这是整个太阳系形成 还有聚合的时候
遗留下来的物质
是建构所有行星 还有恒星的基材
太阳系及地球的形成呢
可能还比这个物体晚了几亿年
大概是44亿5千万 到45亿5千万年前
科学家从殒石得知 地球形成的时间
但要知道地球初期的情况
就得找到还神奇的保留在 地表的初期地壳
科学家开始搜寻 地球最古老的地方
摩巴带着使命 来到格陵兰冰冠边缘
1971年 维克麦桂格跟我听说了
格陵兰政府所在地克德 东北方150公里一带
有采矿公司在那里 探测铁矿床
我们两个就很想去看看 这个地区
维克做出第一张可靠的地质图
他认为某些岩石的年代 非常久远
这个地方是伊苏亚
摩巴在这里得到重大的发现
我们现在站的地方 是地球所知最古老的岩石
岩石从那边的湖 延伸到这里的湖
1971年
我们刚到这里的时候
收集]]了各式各样的岩石
然后带回实验室 做放射性定年分析
我们发现这里有很多岩石
年代长达38亿年
一直到现在
这仍然是地球上 最大规模最古老的岩石
这个结果很令人意外
岩石的年代跟地球的年代相比 非常古老
但是最有趣的地方在于
我们能透过这些岩石知道 地球早期的环境
这个部分特别有趣
因为你可以看到
泥土跟页岩的解理面中 有成千上万个卵石
地质学家称它们为砾岩
这是在海滩或海岸线形成
因为被水侵蚀而成为卵状
毫无疑问的
38亿年前的地表有水
这发现让当时的我大为意外
伊苏亚的冰雪 显露地球初期的面目
但地质学家要寻找
能够显现 地球早期详尽风貌的岩石
他们动身前往地球的另一端
南非的巴柏顿山地
马坦德威特的实地研究区域
巴柏顿最古老的岩石 有35亿年
有一些比较老，有37亿年
世上的其他地方 还有更久的岩石
但是巴柏顿的特别之处 在于它的保存很完整
几乎维持原始状态
霍尔一开始的怀疑是对的
巴柏顿是地球表面 最大规模的古老地块
这里的岩石 终于要开始告诉我们讯息了
一直到在这里 徘徊了好几个礼拜
你突然发现一块小露头
然后你就知道找到了
他们一直都是这样说的
我觉得这很刺激 所以才成为地质学家
我们从巴柏顿的岩石可以知道
35亿年前 地球到处都是火山
这些小球泡真神奇
它的形成过程就像雹块的形成
这些小球泡
是在大火山猛烈爆发的时候
在火山云里面所形成
比如说圣海伦火山
火山雹块形成的时候 它们会掉回地上
以这个例子来说是掉进湖里
最大的先沉到底部
再换小的
格陵兰的火山 拥有大量曾经被水环绕的证据
看，这些是火山岩
非常独特，而且遍布巴柏顿
这边的形状很奇怪
我们在这边看到这些球形 还有形状扭曲的火山岩
可以知道 它们是从水里爆发的
形状反应了 熔岩从岩石流到水上
遇到水之后冷却的情形
它们冷却时形成球泡
就像把牙膏挤出来
然后层层往上叠的情景
在巴柏顿
举目望去都是这些岩石
我们可以由此推断
当时这一带是一大片海洋
但这些水是从哪里来的？
你看这个岩石
看它的纹理保存的很好
这纹理好像有鸟走过
但是其实呢这是小结晶
这看起来是人造的 其实是天然结晶
这些岩石的温度原本很高
由迅速窜出地表的岩浆 结晶而成
挥发性的物质跟水份都很高
在这里爆发的火山
随着熔岩 产生大量的水蒸气
这些水气凝聚之后 成为原始海洋
火山活动跟水的结合
创创造了一个环境 让神奇的新过程得以开始
我意外发现这些结构的时候
我看着它们自问，这是什么？
我毫无头绪 从来没见过这样的东西
同一年我到纽西兰开会
会议期间呢
我有一次刚好有机会 坐在纽西兰的泥池旁边
我看着泥池 看到泥中的泡泡
突然间想到这些结构 我就想到答案了
一定是这样
远古时代的泥水在岩石中结冻
我们知道它是泥池 是因为这些横断面
而更有趣的是
这个地区的温暖
很可能成为生物的生长环境
比如说当时可能有细菌 在其中悠游
所以这里有可能是 生命的起始点之一
事实上 最近马坦又有了惊人的发现
这些沉积岩里面 保留了地球早期生命的迹象
它们非常微小
你利用显微镜观看岩石 可以看到非常微小的细菌
这些细菌是第一批 保存完整的地球生命迹象
地质学家都在做时光之旅
但少有比马坦回溯得更远
他回溯到岩石最初的时期
到了跟今天的地球 大异其趣的世界
这实在很不容易
一百多年来 地质学家收集]]这么多资料
让我们能够拼凑出 地球非常早期的风貌
那大概是35亿年前
巴柏顿在其中 扮演了重要的角色
巴柏顿保留下来的特色
让我们非常清楚的了解
从前的地球表面是什么样子
当时有很多陆地，小型陆地
很多岩石
表面布满火山
所以火山活动频繁
气体、熔岩到处流窜
这整个过程的速度 都比我们今天看到的还快
地球内部能量较多
有大量放射热能想往外喷出
这些火山活动
不断为成长中的陆地 增加新物质
但是没有植物可以软化 新形成的地表
没有植物 空气中就没有氧气
但是在冒泡的火山池里 细菌大量繁殖
火山也产生了大量的水蒸气
它们以雨的形态降落地表时
侵蚀了新岩石
原始海洋的海床 开始堆叠出了沉积岩
地球有八九成大概都是海洋
透过我们的观察 知道这些海洋都是浅海
当时地球覆满了浅海
自从科学家开始研究 初期的地球
地质学家不断学习 进行时光之旅
幸亏有伊苏亚跟巴柏顿 这些地方
他们才有今天的伟大成就
告诉我们地球的形成
这是科学界 目前所能想像的地球
就岩石中的记录而言
这是地球形成的开端