科学猜想文集

(444) 《仰冲带》

谁都知道俯冲带，最典型的例子是印度板块俯冲至劳亚大陆之下，从而形成了靑藏高原的隆起。特別是在大洋扩张理论里，人类发现了俯冲是非常普遍的构造现象，如太平洋的俯冲带构成马利亚纳海沟的出现。

从理论上讲，有俯冲带就自然存在仰冲带，于是一些学者便提出了仰冲理论，可是谁也找不出仰冲带存在的证据，所以仰冲带一直是一个模糊概念。今天，我们在著名的记录片《地质大历史》、第二季、第一集的《南美洲》中，真切的感受到仰冲带的存在，信不信你都听我们细细的解读仰冲带形成的成因。

南美大陆与非洲大陆分裂后，南美大陆孤独的向西漂移。这次漂移不是没有收获，沿着整个南美洲西面，巨大的山脉从地球上升起，那是安第斯山脉的诞生。

安第斯山脉绵延7000多公里，从委内瑞拉到智利，是地球上最长的山脉，同时，安第斯山脉也划出了一亿年前板块碰撞的精确区域。在跨越秘鲁、智利和波利维亚的中部，这个范围最为典型、最是壮观。它高6000米，长1700公里，它是法国格勒诺布尔地球科学研究所，地质学家蒂埃里-森佩雷关注的焦点。他前往秘鲁最南端的塔斯纳，以尽可能详细的方式，追溯该地区的地质历史。

这里的土地被几个世纪的侵蚀剥光了，对蒂埃里来说，成千上万的上覆盖地层就像一本历史书，一个露天地质档案。这里有一些地层，正如你所看到的它是明显分层的(沉积岩)。沉积物沉积在海床上，沉积物很细，有很好地分层，在海床上至少堆积了有1千米高。我们在海拔2千的地方，可以看到在安第斯山脉存在之前的，我们实际上是站在一条海洋的战壕里。

长期以来，安第斯山脉的俯冲一直是地质学家们面临的问题。在南美洲的西海岸附近，没有俯冲带又怎么能构成南美洲西部的隆起？这些海洋沉积物是如何在2000米的高度结束的？最重要的是，这么高的山脉能以什么方式，沿大陆边界与海洋形成？

地质学家们过去研究过的大多数山脉，都是由碰撞引起的褶皱构造，比如阿尔卑斯山、喜马拉雅山和其它山脉。在这里完全不是这样的，在整个地区地层并没有很大的变形，虽有一些起伏，但是没有褶皱。在阿尔卑斯山形成的是再褶皱和逆冲断层，以及覆盖更近的岩石的古老岩石。在安第斯山脉的这一部分，在西部，我们设有看到这些构造。

地球上的大多数山脉都是由两个大陆板块组合而成的隆起部分，而安第斯山脉是由一种非常不同的现象造成的。每个人都知道地球是一个球体，在地幔层的上端是软流层，这里的地幔被地壳覆盖了几十公里，事实上地壳漂浮在地幔上，所以，地壳受到阿基米德的影响(阿基米德浮力定律是指物体浸入流体中时，所受浮力大小等于该物体排开的流体重量，方向竖直向上并通过所排开流体的形心)，这意味着它越厚就越上升，这就创造了安第斯山脉。

当地壳变厚的时候，有一个很大的部分我们看不到，它在我们下面有点像冰山，而且有部分是上升的，它至少上升3公里，我们在这里获取的3千米是由我们脚下地壳的增厚而产生的。经过粗略的计算，加厚大约有20公里。

事实上，南美板块与太平洋板块直接接触，由于后者密度大，它滑入南美板块下的地幔深处，但是，在洋壳上积累的沉积物质，并没有一起俯冲进软流圈层，而是留在地面上(这就是典型的侧向堆积)，并沿两个板块的交界处沉积，这一现象导致了大陆地板的增厚，然后逐渐上升。本次科考仅表述了一些现象的存在，对这些现象无法作出科学的解释。以上是专家们的结论。

南美洲安第斯山脉的构造特征与其它山脉构造不一样呢？它无法用传统的构造理论来解释，这自然涉及到一个全新的构造理论，它就是大洋扩张理论。我们所说的大洋扩张理论并非只限于板块漂移的表象，而研究的是表象下软流层软流体存在方式及其运动方向，以及与板块运动之间的相互关系。

南美板块在向西漂移的过程中为什么没有出现褶皱运动，而地质体确得到了整体抬升？从大洋扩张的理论讲，新生的大西洋软流体处在汇聚膨胀的发育状态，年青力壮的软流体自然要比年老体衰的太平洋软流体要强壮得多，也就是在平行于地心的圈层上，大西洋的软体体要高于太平洋软流体，因而推动力南美板块西向漂移。

太平洋底的软流体虽然处在收缩的状态，但还没有收缩到边缘的状态，因而在南美洲西海岸无法形成俯冲带，无法在安第斯山脉隆起的过程中发挥作用。那么是什么力源迫使安第斯山脉得到整体抬升？

西太平洋软流体的收缩状态与大西洋软流体的膨胀状态推动着南美板块作西向运动，由于西太平洋板块还存在软流体的活动，因而形成的是被动大陆边缘。被动式大陆边缘存在陆壳与洋壳的交错结构，主要表现南板上为陆壳结构，下为洋壳结构，也就是南美洲的洋壳结构要高于西太平洋壳，这种地质体的接触关系更形成南美洲西部独特的构造特征。

南美板块作西向漂移的动力来自于大西洋软流体大于西太平洋软流体，与地球瞬间变速所产生倾力相结合的结果，从而构成南美板块上趐式的漂移，漂移造成了碾压西太平洋壳的构造格局。南美板块向西移动的过程挤压吸收了西太平洋洋壳，西太平洋洋壳折叠进南美板块的软流体内，熔解成软流体的一部分，并促使软流体进一步膨胀，使南美洲西部得到整体抬升。

南美洲的西向漂移挤压了部分陆壳，并均匀的堆积到了南美洲的西部，迫使南美洲西部海岸不断的扩展。南美洲的这两个构造特点，恰恰说明南美洲板块及其软流体要高于西太平洋壳及其软流圈层。这就决定了安第斯山脉隆起的构造性质从属于两个性质，西太平洋的软流体及洋壳下部平行折叠进大西洋软流体，所以在距离海岸较远的区域形成重熔熔分，而西太平平洋壳的上部则在板块的挤压作用下，形成侧向堆积，由于这种挤压力过于微弱，只能构成南美西部地区微弱起伏。

南美洲的漂移运动是一个典型的仰冲运动，形成仰冲运动的本质是大洋扩张运动，而大洋扩张运动的根本是不同地史时期，软流圈层的软流体存在模式、运动模式的不同，目前主要表现为软流层的软流体处在收缩膨胀状态，从而构成了仰冲构造的形成。

#艾滋病[超话]# 窥探未来：手机能即时显示体内艾滋病毒数量？
红枫湾APP：新型检测设备使用CRISPR技术，能在15分钟内得到检测结果。
美国约翰霍普金斯大学的一个研究小组开发了一种新设备，该设备由智能手机驱动，使用CRISPR技术在15分钟内产生检测结果，为感染者提供快速准确的病毒载量检测。该设备或能让病载检测比以往任何时候都容易。
“我们想开发一种新的检测工具，来帮助世界上近3800万艾滋感染者，让他们能方便地定期监测艾滋病毒载量，不用再去医院，”研究人员说：“我们一直对整合新分子监测，检测方案和人工智能感兴趣。这个工具完美地将它们融合到了一起。”
相关研究已作为预印本发布，还未经过同行评审。在这项研究中，作者描述了他们如何开发这种手掌大小的便携设备，以及它的工作原理。

“我们的设备通过四个步骤检测HIV RNA，”研究人员说。“首先，我们将HIV RNA添加到分子监测试剂中。接下来，我们将试剂装入微流控芯片。然后我们将芯片插入设备，并使用手机应用来启动监测。最后，在大约15分钟后，我们能直接从手机应用上看到病载数据。此外，我们还可以输出结果，并使用人工智能算法来量化HIV RNA。”
基于CRISPR的检测在分子诊断领域处于前沿地位。与目前定量聚合酶链反应(PCR)检测的黄金标准比，CRISPR提供了高度准确的诊断检测，具有成本效益和易于使用的特点。
对于艾滋感染者来说，追踪病毒载量，即血液中循环的病毒数量至关重要。这是医生判断治疗是否有效，以及病毒传播风险的依据。与其他监测艾滋感染状况的方法比，新设备便捷迅速的特点有极大优势，尤其是在医疗条件较差的地区。

“大多数艾滋感染者生活在检测有限的非洲，”研究人员解释说：“感染者通常必须等待数月才能获得病载结果，这影响了治疗效果，并有可能导致耐药性和病毒传播。”新设备制造成本低廉，由电池供电，通过智能手机界面操作，这也将使它更容易被广泛使用。
这项技术仍处于早期阶段。接下来，该团队打算重新设计该设备，使其能够直接从血液或血浆样本中检测HIV RNA，从而减少医护人员的初始样本处理程序。他们还想改进专用的手机应用程序，以便实时向用户显示病毒载量结果。

每逢非洲干旱，当地居民就会扛着锄头，来到河床奋力挖掘，很快，能够不吃不喝好几年，深藏于地下的肺鱼，就会成为优质蛋白。
 
简单处理后端上餐桌，能够让贫困的当地人，度过炎热的夏季，还能给小孩补充营养。几乎每一年，都有大量肺鱼被找到，哪怕藏在泥土里。
 
如果没有这些人，再干旱的季节，再高的温度，都无法伤害到肺鱼。它们还能不动如山地待在原地，存活好几年，直到雨季的到来。
 
那么，肺鱼的生命力为何如此顽强？它们在泥土中又是如何呼吸的？
 
回答这个问题前，我们先来了解一个小故事。2017年，一条名叫“老爷爷”的肺鱼引起了极大关注，无数游客从世界各国涌来，挤在薛德水族馆前，只为送它最后一程。
 
原来“老爷爷”年事已高，已有九十多岁，属于世界上最长寿的鱼之一，近期却因健康状况恶化，将不久于鱼世。
 
这些年来，已经有累计1.04亿人去看过它，它也被当成镇馆之宝，但鱼的寿命有限，人们只能含泪送别。
 
这就是超长寿的一条肺鱼，而一般情况下，肺鱼的寿命也很长，可以活几十年，甚至不吃不喝，也能存活五年之久。
 
这得益于肺鱼在极端环境中，所演化出的独特生存方式。而且有化石显示，从三叠纪时期开始，这种鱼就已经存在。
 
只不过当时还保持着统一的形态，直到4亿年前，从泥盆纪时期开始，就发生了进化，为了在陆地生活，它们还保留了肺部呼吸。
 
并且，多长了功能类似肺部的鳔，非常发达，直接与食道相连，上面还有很多“小气室”，每个“小气室”又分布着细小的气囊，可以春村水分，也可以帮助肺鱼漂浮。
 
因此，肺鱼既可以在水下生活，也可以在陆地生活，只不过在淡水中时，依旧要时不时地浮出水面换气，否则容易溺水而亡。
 
而肺鱼腹部的四条鱼鳍，也很像四只脚，在陆地可以靠鱼鳍行走，这有利于应对干旱。尤其是在肺鱼集中的非洲区域，旱季明显，肺鱼为了存活，更要小心应对。
 
一旦夏季河床干涸，肺鱼就会趁着淤泥未干，钻到淤泥中，不停往下，直到在合适位置才会停下。这时，肺鱼会封住洞口，然后口朝上，全身分泌一种黏液，将自己包裹起来。
 
待粘液干燥形成保护膜，它们就可以安心的进行夏眠，这层保护膜能够让它们与周围环境隔开，使内部皮肤保持湿润，还能隔绝细菌，降低皮肤感染的几率。
 
同时，洞口并未全部封锁，会留一个小口，让肺鱼保持呼吸。而它们一动不动后，身体代谢水平也会降低，差不多只有正常状态的六十分之一。
 
这样不用进食，也能正常存活，日常就靠消耗体内脂肪来维持生命，实在不行就吞噬部分身体，直到非洲雨季的到来。
 
但当地人在这个夏季，同样会面临缺水，没有食物的情况，于是，肺鱼就成了天然的食物，甚至有些非洲人，还会把肺鱼当成水源。找到后对着身体猛地一拧，肺鱼体内储存的水分，就会流进嘴巴。
 
喝足后无用的肺鱼也不要浪费，带回家还能当晚餐，所以，夏季也是肺鱼的梦魇。哪怕幸运逃过一劫，还有可能被盖房子的人，连同泥土运回去，浇灌在土房子内。
 
等到雨季，苏醒的它们就会拼命扭动身子，从土墙上钻出来，场面十分骇人。