玛丽·萨普:画出世界海床的人
2018-09-05
她是地球科学史上最被低估的科学家之一。在生命的末期,她对科学的贡献才获得广泛认可。
玛丽·萨普是拉蒙特一多尔蒂地球观测站的开创性海洋学制图师,第一张海底全球地图的共同制作者,以及穿过大西洋中脊的中央裂谷的共同发现者,她是地球科学史上最被低估的科学家之一。作为第一个绘制全球海底地形图的科学家,萨普使用圆珠笔、钢笔和直尺工作,根据哥伦比亚大学研究人员和其他人所做的成千上萬的声纳数据描绘出水下细节。她的研究导致了一个革命性的发现:在大西洋中心有一条裂谷,这条裂谷从冰岛海岸开始,在大西洋海底延伸超过40,000英里。这种裂痕的存在几乎是大陆漂移说无可辩驳的证据。萨普研究对于地球科学中的板块构造理论和大陆漂移说的最终被接受至关重要。
土壤测量师的女儿
1920年,萨普出生在密歇根州的伊普西兰蒂,在她成长的年代,人们普遍怀疑女性是否可以从事科学工作。应该说,作为美国农业部的土壤测量师的女儿,萨普似乎天生具有地质学和制图学的基因天分,因为父亲的工作性质,他们一家不停迁移,冬季到南部,夏季到北部。据她自己的估计,她在高中毕业时读了近二十几所学校。她的母亲是个教授德语和拉丁语的老师,在她15岁的时候去世。在萨普的成长过程中,他们一家从来没有在一个地方待的久到可以交到朋友,融入当地社区。但是,跟随父亲的脚步,她也对风景和地图制作有直观的感受。
很小的时候,萨普就跟随她的父亲进行实地。但是当时地质学领域的女性人数非常少,在1920年至1970年间,获得地球科学博士学位的女性比例不到4%,考虑到这样的现实,萨普能够从事地质方面的工作让人颇感意外。
1948年,萨普与一位名叫大卫·弗拉纳根的人结婚,并随同他一起前往纽约,并在哥伦比亚大学拉蒙特地质实验室找到工作。这个实验室今天被称为拉蒙特一多尔蒂地球天文台,被认为是最先进最前沿的地球学研究所。实验室的科学家都是男性,在那里工作的妇女都被降级为秘书或助理。萨普就担任拉蒙特实验室创始人奠里斯·尤因的研究助理,当时她28岁。
她发现海底大裂谷
萨普进入地质学的时候,这个领域也正处于爆发期的前夜,因为它的很多领域都尚未开发。在20世纪40年代末,地下地质学,对地表下岩石和土壤的研究,还不存在。科学家们也没有办法绘制洋底的海床,所以地质学家们一直认为海床是平坦而乏味的。1952年,她与地质学家布鲁斯·希森组成搭档,他们一起合作描绘海底地图。这个组合将会改变世界。
希森是海底地震和地形数据的专家。作为女性,玛丽把希森出海获得数据,进行计算,解释,并呈现出来。1952年,希森给了萨普几箱子的资料,她把所有的探测数据放在一起,并利用她的地质和数学知识进行绘图。在多年的协作中,希森收集数据,而萨普鼓捣这些数据并将其绘制出来。在计算机发明之前,这是一件吃力不讨好的工作,萨普不得不梳理一大堆声纳探测器的数据,并动手绘制出来。然后,在萨普的画布上出现了意想不到的事情:她正描绘的巨大大西洋山脊中间有一个巨大的山谷。这个山谷非常深,萨普不得不重新检查她的计算。如果事实正如她描绘出来的那样,那在北大西洋底部的山脊内有裂谷存在。反过来,这也将证明她正在绘制的巨大山脉是海洋地壳分裂的地方。
在萨普和希森发现大西洋裂谷之前,关于世界地质的理论有数十种,其中有一种非常不受欢迎的是大陆漂移说,这是德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳提出的。他在1915年发现,非洲和南美洲的地形形状互补,两个大洲沿海地区发现的岩石和化石也相似,这说明两个大陆曾经是一个整体,经过缓慢的漂移逐渐分离开来。这一学说,在美国遭到嘲笑和诅咒,最终被遗忘,人们不能接受大陆漂移说.因为无法想象这一学说背后的解释机制。在当时,没有办法证明曾经存在过一个巨大的超级大陆,而大陆可能穿过海底漂移的想法似乎也很荒谬。
萨普叉仔细核对,重新检查自己的工作。希森花了将近一年的时间才相信萨普的发现,因为他在一次勘测任务中发现了海底地震情况。回到研究所之后,他告诉玛丽他发现了一些不可思议的东西:他的海底地震地图与玛丽的海底裂缝图正好重合,地震中心与裂谷完美匹配。于是一个必然的结论出现了,即地震和岩浆的爆发导致了海底裂缝的形成。而且越来越多的证据显示,裂谷延伸到整个大西洋。今天,大西洋裂谷被认为是地球上最大的物理特征。
1956年,希森对外宣布了大西洋中脊的发现,摘取了这项功劳,独享了发现的荣誉,他的论文在地质学界不亚于一场大地震,和当时的许多女科学家一样,萨普隐身在阴影中。
她揭开了深渊之谜
直到1959年纽约国际海洋学大会召开之前,许多科学家仍然不相信裂痕的存在,法国生态学家雅克·库斯托本来也对希森和萨普的发现抱怀疑的态度,但是他在大会上放映了他跨越大西洋拍摄的裂谷影像,证实了萨普的发现。现在,大西洋中脊地图被看作是海底扩张和大陆漂移的重要证据,这里是板块构造的边界,岩浆从地幔和地壳内部涌出,然后冷却。
在看到这样的具体证据后,科学家们开始使用玛丽的手绘鸟瞰海底地形图作为他们研究工作的基础,撰写出了导致地球科学研究范式转变的论文。20世纪60年代发表的这批论文,大部分出自美国、英国和加拿大的科学家之手,现在被认为开创性地建立了板块构造学说。如果没有玛丽的地图,他们所支持的理论是不可能成立的,但是这一事实很快就被板块构造革命所带来的兴奋集体遗忘了。1959年,萨普和希森完成了他们的第一张北大西洋海底地图。1961年,他们完成了南大西洋的海底地图,1964年完成印度洋海底地图。板块构造革命在20世纪70年代已经结束,公众注意力也随之下降。几周后,布鲁斯在冰岛海岸的一艘潜艇上进行研究考察时心脏病突发去世。
曾经花了25年的时间收集制作地图所需数据的希森活着看到了地图的诞生,但在印刷之前就去世了。1977年希森去世后,萨普专注于完成全球海洋地形图,在哀悼的同时,还得跟印刷厂,彩色专家和渴望分享希森的遗产地质学家们打交道。世界海底地形图于当年晚些时候由海军研究办公室发布,目前仍在广泛使用。在生命的末期,萨普对科学的贡献才获得广泛认可。1998年,是美国国会图书馆地理和地图部诞辰100周年,萨普被国会图书馆评为二十世纪四大制图师之一,她的作品被纳入地理与地图部门诞辰100周年的展览中。萨普没有孩子,2006年去世前,她的一生都在忙着为世界各地的海洋绘制图谱。
邢大军据《世界博览》整理