不断翻转的地球磁场

突破的关键来自磁学。许多岩石含有富含铁的矿物质，当含有磁性材料的火成岩形成的时候，这些铁元素的化合物会沿着地球的磁场排列，使这些岩石形成一个虽然弱但是永久存在的磁场。这就像一个化石磁场，记录了岩石完全形成时所在时间、地点的地球磁场方向。这种排列不仅在水平方向上对应着南北走向，在不同纬度的磁场下，方向倾角也不同——纬度越高倾角越大，纬度越低倾角越小。这种叫作倾角的角度对应岩石形成时的纬度。20世纪50年代，当足够灵敏的磁力仪被开发出来后，人们可以测量岩石中磁场的倾角，由此可以证明英国岩石中实际的磁倾角比英国所在位置应该有的磁倾角要小得多。这似乎表明，在过去的2亿年里，英国一直在向北移动。类似的研究显示，南半球的大陆（南极洲除外）也在向北漂移。然而，对这方面的证据，科学家最初谨慎以对，因为这些技术还很新，而且难以实施。针对海床的磁学研究改变了很多人的观点。

这完全是偶然发生的。1955年，美国海军出资对北美西海岸的部分海底进行了一项非常精确的调研，对一艘科学考察船投放了一系列在平行轨迹上的探测器，同时还在做回声探测。参与这项调研的科学家们被告知，在进行这项烦琐而重要的任务时，他们可以做其他任何实验，只要不影响这项调研本身。他们能想到的唯一符合该条件的实验就是磁力测量。科学家们使用了一种鱼雷里面的磁力仪，拖在船的后面。这个仪器实际上测量的是地球的磁场，非常精确；在一些地方，岩石的磁场和地球磁场是一致的，测量的结果就是磁场强度会大一点；在另一些地方，岩石的磁场和地球磁场相反，测量的结果就是磁场强度会小一点。科学家们并没有特意去寻找什么东西，只是其中的磁场异常表明，海底可能存在一些有趣的东西。

科学家们发现了一系列或多或少彼此平行的磁场带。沿着一条磁场带，岩石的磁场都排列成一个方向；下一个磁场带，岩石的磁场方向都是相反的；再下一个磁场带，又与第一条磁场带排列一样，以此类推。这些磁场带在洋中脊附近还都是平行排列的。这个研究结果于1958年公布，引发了更多关于海床磁场的研究，但是还没有人知道其中的缘由。

答案来自对陆地上岩石的研究。除了前面提到的磁倾角的微妙变化，还有其他一些现象表明英国所在的大陆在过去几亿年存在向北漂移的运动。地球上还有一些地方岩石中磁场的方向，与今天地球磁场下形成的岩石的磁场方向完全相反。最自然的解释就是，当地球磁场发生了反转时，两极交换了位置，从而形成了具有反磁性的地层。这种说法是合理的，因为地球磁场是由地核内旋转的液态铁产生的，所以液态铁流动方向的改变可以改变磁场的方向，而不需要地球在空间中真的上下反转。20世纪60年代，研究者把放射性测定年龄的技术应用到了全世界不同磁场的岩石上，于是这个想法被证实了。结果显示，整个地球的磁场的确每隔几百万年就会反转一次。具有决定意义的是，这是一个真正的全球现象，它适用于同一时间内全世界的任何一个地方。

剑桥大学的两位研究人员弗雷德·瓦因（Fred Vine）和德拉蒙德·马修斯（Drummond Matthews），结合哈里·赫斯的假说和新的关于磁场的证据，进一步提出了海底扩张的证据。他们认为，熔岩从位于海底洋中脊的裂缝里喷涌而出，从两侧均匀地扩散开来。当它们落下时，岩石获得了与地球磁场一致的微量磁性。一段时间之后，地球磁场反转，形成的新岩石磁场也跟着地球磁场一起反转，但这不会影响那些已经定型的岩石。如果这些想法是正确的，那么在洋中脊两侧的磁场带应该形成一致的模式，因为两侧相对应的磁场带和地球磁场的反转相匹配。20世纪60年代中期，美国科学考察船“天龙号”（Eltanin）进行了一项调研，完成了对太平洋洋中脊两侧直到复活节岛以南海底的磁场反转的测量。这次测量共包含4000千米的范围——洋中脊两侧各2000千米，结果呈现出了一个完全匹配的镜像。将“天龙号”调查的磁场带绘制在一张图表上后，我们可以把这张纸沿着洋中脊的位置折叠，之后会看到两边的图案恰好吻合。这已经没有什么怀疑的余地了，海底扩张是真实存在的，它也的确解释了大陆的漂移。

除此之外，还有一个额外收获。由于在陆地上磁场反转的图案被精确地测定了日期，所以海底的磁场带就像一个条形码一样，我们可以通过它知道每一个磁场带的岩石是在什么时候形成的，从最新的洋中脊上的岩石到大洋盆地边缘的海床上的岩石都可测量。这些图案比以往的估计都更加精确地证实，最古老的海床的历史也没有超过2亿年。

1964年，在剑桥大学工作的爱德华·“泰迪”·布拉德（Edward ‘Teddy’ Bullard）让这一理论锦上添花。布拉德使用计算机得出了如果将大西洋拿走，大西洋两岸的大陆的最佳契合度。这个像拼图游戏一样的拟合并没有使用今天的海岸线，因为那将取决于海平面的高度。布拉德使用了大陆架的边缘，这是大陆真实的轮廓。事实上，如果你按照大陆的形状做一些剪纸，然后在桌面上把它们拼起来，效果也并不比电脑拟合差多少。但是计算机在20世纪60年代中期对人们来说还是非常新鲜的事物（对科学家来说也是如此），这项模拟明显的客观性给人们留下了深刻的印象。此外，随着支持海底扩张的证据不断积累，布拉德的地图成了一个标志性的图像，证明了大陆漂移的真实性。

接下来，只需解释这个过程是如何发生的就可以了。而这些解释，正在以惊人的速度发展。