世界第一高峰珠穆朗瑪峰未來能成為萬米高峰嗎?

2020-12-08 科學探索菌

珠穆朗瑪峰位於喜馬拉雅山脈,除去山頂上覆蓋的積雪,珠穆朗瑪峰山體的海拔高度為8844米,是世界上海拔最高的山峰。如果喜馬拉雅山脈繼續抬升,珠穆朗瑪峰的海拔高度能夠超過1萬米嗎?

先讓我們來了解一下世界第一高峰的發家史。

地殼板塊碰撞擠壓,喜馬拉雅山脈成就珠峰世界第一高的寶座

山脈是連綿不絕的群山,山峰就是山脈上獨立凸起的尖狀部分。珠峰是世界第一高峰,喜馬拉雅山脈是世界上最高的山脈,沒有喜馬拉雅山脈,也就不會有珠峰。

喜馬拉雅山脈位於青藏高原南邊,平均高度在6千米左右。其中海拔高度超過7千米的山峰就有40座,海拔高度超過8千米的有10座,而珠穆朗瑪峰就是喜馬拉雅山脈的主峰。

整個地球表面,也就是地殼,被地質學家分為6大板塊。地殼是由堅硬的巖石構成的,奈何大力出奇蹟,地殼也能夠像橡皮泥那樣發生形變。由於地殼很硬,這種作用效果需要長期積累,通常需要幾十上百萬年才能看到顯著的變化。

喜馬拉雅山脈之所以這麼高,並且能夠造就這麼多高峰,就是大陸板塊不斷碰撞擠壓的結果。印度洋板塊和亞歐板塊相互碰撞擠壓,印度洋板塊向北快速俯衝,使其與亞歐板塊交界地帶不斷抬升,不僅造就了世界第一高原青藏高原,還造就了世界第一高山喜馬拉雅山。喜馬拉雅山脈的形成過程,經歷了幾千萬年,直到現在,依然很活躍,這也是喜馬拉雅山脈附近地區容易發生地震的原因。

羅馬城不是一天建成的,名山大川也不是一天形成的。根據地質調查,喜馬拉雅等廣大地區在20億年前是一片汪洋大海,位於海面之下,隨著地殼運動、海陸變遷,最終才露出海面。此後,由於地球上的地質活動劇烈,出現了一波造山運動,統稱為喜山運動,這始於6500萬年前,喜馬拉雅山脈就是在這個時期形成的。在早期,喜馬拉雅山脈並不是太高,直到200~300多萬年前才快速抬升,形成了今天的格局。

地表如皮膚,珠峰好似皮膚上凸起的褶皺

珠峰是海平面上最高的地方,而在海平面下最深的地方則是馬裡亞納海,深達11000米。此外,深度超過1萬米的海溝還有4個。整個地球表面70%的面積被水覆蓋,全球海洋的平均深度約為3700米,陸地的平均海拔高度約為800米。珠穆朗瑪峰和喜馬拉雅山確實很高,放在整個地球表面卻沒有那麼顯眼。如果把地球表面比作覆蓋在人體的皮膚,那麼珠峰也不過是人體皮膚上凸起的褶皺。

如上圖所示,當地表受到擠壓,就會形成高山和深谷。

地球是一顆巖石行星,平均半徑6371千米,珠峰的海拔高度僅佔地球半徑的0.14%。地球並不是一個球體,而是一個赤道略鼓的不規則橢球體。其中赤道半徑為6378千米,極半徑為6357千米,兩者相差2.1萬米。8844米的珠穆朗瑪峰對於整個地球而言,不就是地表的褶皺嗎?

過度拉伸擠壓,人的皮膚也會受到損傷,地面同樣如此。著名的東非大裂谷,就是地表受到強力拉伸後開裂形成的。而喜馬拉雅山脈是過度擠壓抬升後形成的,必然不可能無限增長。

上圖為東非大裂谷實景

根據地質學家的測量,由於兩大板塊還在相互擠壓,珠穆朗瑪峰正在以每年0.3~1.3釐米的速度增高。若按此速度線性增長,幾十萬年後,珠穆朗瑪峰就能夠達到1萬米。

珠峰的高度能否達到1萬米,先不討論。既然山的增長存在極限,那麼地球上的山的極限高度是多少?

山的極限高度由地球的質量和巖石的強度共同決定

山的高度怎麼會和地球的質量有關呢?更明確點來說是和地球的重力有關。

這些山脈就如同皮膚上的褶皺,影響著地球的外形。那麼就先說說地球的形狀吧。

地球是一顆由巖石構成的緻密的行星,在廣袤的宇宙中,像地球這樣的球狀天體有很多,比如太陽、火星等,這樣的天體也被稱之為星球。有質量的物體就會具有引力,物體的引力作用於四面八方,並且會隨著距離增加不斷衰減。當緻密的物質聚集成團,只要質量足夠大,並且自身的引力能夠克服天體自身的剛性,也就是天體組成物的結構強度,就會使天體的外形趨於球形,從而達到流體靜力平衡狀態。大質量緻密天體只有保持這種形狀,才能保持自身結構的穩定,因為球面到球心的距離處處相等。此時,星球上所有物質所受到的重力都指向天體中心,在地球上則被稱之為地心。小行星就是因為質量不足,所以外形不規則。

如圖所示,小行星由於質量小,形狀都是不規則的。

此外,組成物的性質和旋轉對天體的形狀也有一定的影響。比如,冰質天體的質量雖小,但只需要很小的引力就能使自身形狀趨於球形。對於巖石質天體,則需要更大的引力。星球基本上都存在自轉,離心力使星球存在一定的扁率,形狀偏向於橢球體。當然,其它天體的引力也會對星球的形狀產生影響。

引力能夠影響天體的形狀,地球上的山自然也會受到引力的影響,也就是受到地球重力的影響。地球上的山主要是由巖石構成,而巖石的承載能力都是有限的,當山體達到了一定的高度,在重壓之下,底部的巖石會因過載而解體,山體的勢能轉化為內能,甚至能夠將底部的巖石融化。當山體太高時,底部巖石基座就會發生塑性形變,這樣地球上的山峰便存在極限高度。

山是地殼運動時擠壓變形形成的,地殼中的巖石主要由二氧化矽等物質構成,如果從巖石的熔化熱入手,就能大致估算出地球上山體的極限高度。英國地質學家韋斯利夫根據巖石結構從固體轉變為塑性體時所需的能量,計算出地球山體的極限海拔高度為21.7千米。

在太陽系內,與地球最為相似的行星便是火星了,火星上最高的山是奧林匹斯山,高於火星基準面21000米。火星的質量僅為地球質量的14%,這意味著火星上山的極限高度應該比地球上山的極限高度高。

上圖為奧林匹斯山

綜上所述,珠穆朗瑪峰確實能夠成為萬米高峰。根據地質學家的估計,珠穆朗瑪峰在1000萬年前可能高達12000米,只是後來又降低了。

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