为什么地球上的山峰不会一直升高?

2019-10-29 | 见丰网
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为什么地球上的山峰不会一直升高?

北京时间10月24日消息,想象一下,如果地球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。

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也许宇宙中的另一颗星球上会出现这样的场景,但是在地球上,山峰的高度都在海拔8840米的珠穆朗玛峰之下。那么,是什么阻止了地球山峰的生长呢?

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,像夏威夷群岛这样的火山岛,是由熔融的岩浆喷发出地壳并逐渐堆积而形成的。而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。麦考利补充道,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三倍。

据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要长得多。更重要的是,火星的地壳并没有像我们的星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,从而导致新的火山形成,而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。

在9月16日发表于《自然-地球科学》(Nature Geoscience)杂志的一篇论文中,研究人员提出,当河流达到“陡峭阈值”(threshold steepness)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。”

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,它就是世界上最高的山,高度足有10210米,比珠穆朗玛峰略高。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。如果从海平面上测量,珠穆朗玛峰的高度是茂纳凯亚火山的两倍,为世界最高峰。

奥林帕斯山

奥林帕斯山是火星上的盾状火山,也是太阳系中已知最高的山,高于基准面21229米,是珠穆朗玛峰的将近两倍多。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”(Nix Olympica)。

奥林帕斯山的破火山口长约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,加之巨大的宽度,使得在火星表面无法看到火山全貌——从山坡边缘无法看到山顶,而从山顶无法看到山坡边缘。火星上的其他巨大火山也有类似现象。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。(任天)

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