從地開始

從地開始

人類長久以來只在地球居住，如何理解地球以外的天體？
要了解宇宙中的物體，我們首先要好好了解自己所居住的地球。人類透過在地球上了解各種事物，找出自然的法則，從而把這些法則應用到其他星體或宇宙不同的角落，需要時因應地球外的認知去反覆改良和修正理論。期中的例子多不勝數。

三百多年前尼古拉斯‧史丹諾（Nicolaus Steno）提出部分地層學（stratigraphy）原理開始，經歷數百年演變，現在地層學已成為透過地殼上的地質地貌特徵，了解地球過去歷史的一門學問，其推論亦基於以下兩個基本的地層學原理：

地層層序定律（The Principle of Superposition） — 史丹諾在1669年提出，沉積物未受干擾時，因地心吸力而以水平狀態沉積，形成新的地層。新的地層會疊加在舊有地層之上，形成最古老的地層在最底層，最新的在最頂層。如發現地層不如定律描述，即地層受到其他因素影響或被地層形成後的地殼活動改變。

化石層序規律（The Principle of Fossil Assemblages） — 英國地質學家威廉‧史密夫（William Smith）指出相同的地層排列可在不同地點觀察或預計得到，而含有相同化石組合的地層會在相同的年代形成。這使不同地方的地層能夠互相比較、引證、補足。例如在含有較完整地層的地方，我們得知盾皮魚是泥盆紀（Devonian,417-354百萬年前）的生物，而在香港最古老的地層中找到盾皮魚，我們可以推論，該地層在泥盆紀形成。

除兩個基本原理，另外兩個原則可以協助推斷岩石形成及地質事件的先後次序：

相互切割關係原則（The Principle of Cross-cutting Relationships） — 較新的地質事件形成岩石或地質特徵，會切割現存的岩石。例如岩層上的斷層和入侵，必然發生在岩層形成之後。

包含碎塊原則（The Principle of Included Fragments） — 被岩層或岩石包含的石塊，必然較岩層年老。例如火山岩中包含一塊雲石，該雲石則早於火山岩形成。

地層學和地質學的知識，不單可以幫助我們了解地球，更可以引伸到其他如地球、火星、月球、小行星等擁有固體表面的天體使用。例如上圖月球的環形山 A和B，我們已可以簡單的使用相互切割關係原則，得知B比A遲形成，並切割部分環形山A。越細緻的測量，就可以知道更多該星體的結構和歷史，從而幫助架構太陽系和行星系統的演化。

還有一個關於登月和地質的小故事，上世紀中期，一位年青人立志成為登月的其中一員，他就攻讀地質學，成為研究月球地質和隕石撞擊的專家。他提出隕石撞擊理論解開月球和地球上環形山形成之謎，現時這些地貌已常稱（隕石）撞擊坑（impact crater），被譽為天體地質學（astrogeology）之父。別人問他為何不是攻讀天文學或航天工程，他就說月球上只有岩石，一定需要地質學家登月研究。後來他成為其中一位候選登月太空人，但因患病而被迫退選，改為訓練太空人的地質工作。他就是著名地質學家、行星科學家—舒梅克（Eugene Merle Shoemaker），由於他對月球研究的貢獻，他的部分骨灰被放上了太空船，撞上月球結束任務，成為至今唯一葬在月球的人。

延伸閱讀
The Geological Society – Year of Space
目代邦康 — 一看就懂！有趣的地層學

天文導師
曾展鈞