阿来
让岩石告诉我们
让岩石告诉我们
2000 第8期   - 科学故事

阿来


    未来，作为正在生的历史，可以用文字和别的方式记录下来，比如，在各种博物馆中陈列实物，或者大量的数字式的音像材料。也许，到了不远的将来，我们甚至能把事件正在发生时的很多感觉都保存下来，比如触觉与气味之类，科学使我们相信这一切并不是遥不可及的梦想。

    人类是喜欢回顾来路的．这条来路便是成为过去的历史。

    当我们回顾过去时．却发现只有几千年的文字记载。文字记载之前呢?生命与世界固然是一种客观存在，但这种历史未能通过某种记录方式进入人类的集体意识时。这个历史就是不存在的。自从人类有了记载与想像能力，就开始对我们意识建立之前就久远存在的历史进行想像与重建。最早的努力便是神话与宗教。《圣经》中有很多部分，就被认为是人类关于史前记忆的一种恢复。中国神话体系更加浪漫：从开天辟地到地理人文。没有这样一个似是面非的庞大体系的支撑，诗人屈原不会写出《天问》这样恢宏的由众多设问构成的诗章。我猜想，如果屈原是一个权力巨大的帝王，就会把这众多翩然而至的疑问铭刻于一面巨大的悬崖之上。秦始皇东巡泰山，就命人勒石留下永久的纪念。在那个时代人们的    i认知水平中，能够与天地同在的，除了从岩石中提炼出来的青铜，就是岩石本身了。

    巴比伦人则把一部法典镌刻在石头之上。

    当人类的科学意识逐渐强化，便从岩石中发现了更多过去的历史。于是，依赖岩石的实证和大胆的想像，人类逐步    ·；建立起关于生命起源，关于地球生成的数十亿年的历史。

    当人类考察自己的生命历史时，发现根本无法将其与地球的历史剥离开来，于是，科学家们便把眼光投向了一个更宏大的存在，开始追寻地球起源的秘密。其中一个最基本的问题是，地球的年龄到底有多大。科学家们不约而同都希望从岩石中获得这个问题的答案。

    测定岩石年龄所用的方法是放射性测定法。

    放射性元素具有非常准确的衰变周期。放射性物质的原子会缓慢但持续稳定地一个一个转变为更稳定的元素。比如放射性碳，会逐步转化为氮。经过5730年，放射性碳会准确无误地失去一半的放射性物质。经过又一个5730年，其中的放射性物质又会减少一半。如此循环往复。直到所有的放射性元素全部转化。最早，放射性碳测定法广泛应用于对文物年代的鉴定。但地质学家们需要研究的年代却要漫长许多。因此必须寻求半衰期长到数百万年甚至几十亿年的别的放射性物质。地质学家们常常用来测定岩石年龄的放射性元素是铀。铀分布在地球表面的各个角落。每过22.5亿年，铀的同位素只会衰减四分之一。

    用这种方法测定出的一块最古老的岩石年龄将近四十亿年。这块地球上已知最老的岩石发现于冰天雪地的格陵兰岛。

    当然，我们并不能以这块岩石来判定地球的年纪，因为地月球广大表面的任意一处都可能隐藏着比这块格陵兰石头更古老的岩石。更重要的问题是，地球在形成初期，从里到外都处于熔融的状态。要测定形成岩石以前的年代，就只能借助一些间接的方式来巧妙地回答这个问题：比如，依靠来自太阳系内的陨石来间接证明。目前得到的太阳系陨石的年龄为45亿-47亿年。一般来说，太阳系的成员的开成应该是同一时期，所以，地质学家们得出结论说，岩石告诉我们的第一个最大的问题是：地球的年龄至少有46亿年。

    46亿年?那是一个怎样的概念?

    科学家们把这46亿年想像为12个月。这样的话，地球生成岩石硬壳是在2月。最早的生命体可能出现在4月。恐龙统治的全盛期应该是12月中旬。如果说人类真像大多数学者所认为的那样。两百多万年前从类人猿开始进化，那么，这段历史只相当于从12月31日22时以后才开始。至于说到人类及其近亲的出现，就算我们很慷慨地为自己给出50000年时间，那也不过是这—年里的最后5分钟罢了。

    根据岩石的记录，地质学家们把整个地球的历史分成两个“元”：“隐生元”和“显生元”。

    隐生元时期：从最古老的岩石年代直到大约6亿年前的漫长岁月。这一时期留下来的岩石在地球表面通常出现在古山脉受到侵蚀因而暴露出内部岩芯的地方，或是地表出现很深裂谷之处，寻找起来颇费功夫。现在科学家们通常是用打石油钻井那种方祛，用特制的探管从地层深处抽取岩芯，一段段的岩芯连接起来，像树木年轮一样，真实地记录着丰富的地球演化信息。

    隐生元岩石中的化石是少数几种蓝绿藻及某些细菌群落，动物化石则主要是古代水母和多节蠕虫。就是这些化石佐证了科学家们的假想，生命来源于水。因为这些化石全部来自原始海洋。这些化石还告诉我们，早期的水中生命身上完全没有角质硬壳或者骨骼之类的硬质体，所以作为化石保留下来的机率便极其微小。

    到了显生元时期，化石告诉我们的东西便越来越多了。所有被发掘的化石差不多可以构成完整的生命进化谱系。

    化石很早就存在了，为什么只是在现代科学体系中才具有了生命进化证据的意义?道理非常简单，在人类漫长的蒙昧时代，因为没有科学观念的统领，化石就仅仅是一些奇异的石头而已。在一些文化中，常把化石当成神物来供奉；有些文化则把化石当成具有神秘功效的药物使用。古老的中国医学就曾把脊椎动物化石称为“龙骨”，在医疗实践中有着广泛的运用。当人类有了科学的信念，认为地球上的生命并非上帝创造的奇迹，众多纷繁的生命线索都可以在时间深处上溯到一个相同的起源时，这些零碎杂乱化石碎片便拼贴成生命进化的动人画卷。

    科学家们把显生元分为古生代。中生代和新生代三个阶段。

    古生代从距今约6亿年前开始，那时，地球上陆地构成为四个大洲。地表十分荒凉，只是在靠近大海的地方开始出现一些原始的地衣。它们缺少从干燥的土壤中吸取水分与养料的根茎与脉管，所以只能生长在潮湿的低地。但在海水中，生命的戏剧上演得轰轰烈烈。简单的有机化合物进化到单细胞生物，再进化到多细胞生物，一些生物体重达到好几公斤，这已经是单细胞生物的几十亿倍了。

    其中最具代表性的是三叶虫。

    三叶虫有许多细长的腿，可以支撑其身体在海底的软泥上爬行。三叶虫还有像今天的鲎一样的壳，分节的身体可以方便地蜷缩成球形，使其可以防御来自外界的冲击。三叶虫在动物学分类上是节肢类动物。而当时人类所属的脊索门动物的祖先们还在黑暗的大海里四处漫游。这些祖先的形状是像一条蠕虫，还是像一颗海星，因为没有化石提供的证据，科学家们还不敢妄断。这是前寒武纪的生命图景。

    化石告诉我们：5亿—4亿年前的海洋仍然是三叶虫们的世界。但每星、蛤、珊瑚等登上了生命舞台。对我们最重要的是。海洋里进化出了原始鱼，即最初的脊椎动物。

    化石告诉我们：4亿—2亿年前，三叶虫等原始生物退出生命舞台，海洋里舶鱼变成了一种品种繁多的庞大家族。其中一些进化出了肺和鳍，其中一部分又进而变成了两栖动物。陆地上长出了森林，其中出没着众多体积庞大的昆虫。

    中生代最典型的生物当然是恐龙。它们统治了地球有1.5亿年之久。恐龙的故事也是化石告诉我们的。现在差不多在世界上任何一块大陆上，都发现了它们巨大的骨骼。大部分的恐龙化石来自于那些中生代沼泽。随着地球的沧海桑田的巨变，沼泽的淤泥变成了岩石。陷入其中的恐龙骨骸也便一同石化了。参观自贡盖在发掘现场上的博物馆，数十万年间岩层与恐龙化石同时累积给人一种深刻的震撼。最近，在美国还展出了一对正在搏斗中的恐龙化石。生物考古学家们认为，这对恐龙正在山下殊死搏斗时，被巨大的山体崩塌在瞬间掩埋。也是岩石的记录告诉我们，中生代晚期，我们曾在科幻电影中看见的小行星撞击地球的一幕曾在地球上演，巨大浩劫的结果便是恐龙的灭绝。

    中生代是爬行动物的天堂，最初的鸟类与哺乳动物也在这时出现。

    新生代的鸟类与哺乳动物由冷血进化为温血。这在生命进化史上是一个了不起的进步。温血动物与冷血动物相比，可以在一定幅度内控制自己的体温。比如沙漠上的小蜥蝎，在强烈的阳光下，必须在很短的时间内从一片荫凉跑到另一片荫凉，否则几分钟内就会因阳光照射导致体温升高而死去。但温血动物却可以在同样条件下坚持几小时甚至更长的时间。生物进化的原则就是适应性，鸟类与哺乳动物进化为温血动物，使其能够适应更加多样的环境，迎接自然界更严酷的甄选。于是，在7千万年前，温血动物终于统治了世界。

    温血动物的新陈代谢速率加快，使身体像一台发动机一样产生连续不断的热能，加上皮毛，加上皮下脂肪层，可以耐受冷血动物无法生存的低温环境。但是，为了保持体内热能的连续产生，所有温血动物都需要以很高的频率不断进食，否则就会死于饥饿。而属于冷血动物的大蟒在一年里，只要饱餐一顿就可以生存下去了。

    故事进展到这里，我们知道，生命进化史上的一个奇迹：人，就要出现了。而人类近亲及人类的出现依然要岩石来告诉我们。