×

搜索

搜索站內資源

地球最高山峰也才8848米,為何沒有一萬米山峰?科學家:會被壓垮

温晗晗 2023/08/27

眾所周知,從生物力學的角度來看,動物的體型受到骨骼和肌肉系統的限制。

較大的動物需要更強大的骨骼和肌肉來支撐和移動它們的身體。骨骼和肌肉的強度和密度會隨著體型的增加而增加,但也有一個極限。 當動物的體型過大時,骨骼和肌肉將無法提供足夠的支撐力,導致運動能力受限或無法維持正常的生理功能,因為過于沉重的體重將壓垮它們。例如,恐龍時代的巨大恐龍可能正面臨著這樣的限制,這使得它們無法進一步增大體型。 與此不同,海洋生物由于水中的浮力支撐,因此它們的身體可以承受更大的重量,體型也能夠更大。巨大的鯨類就是這一現象的最典型例子。在水中,鯨類可以自由游動,但一旦它們不小心擱淺,巨大的體重將壓迫它們無法動彈,甚至導致死亡。

然而,最近科學家們發現,不僅僅是動物,地球上的山峰也存在類似的限制。它們不能無限制地增加高度,否則將會被直接壓垮,這引發了人們的疑問: 為什麼山峰也有這樣的限制呢?

世界最高峰

目前,世界上最高的山峰是珠穆朗瑪峰,位于中尼邊界,根據最新的測量數據,它的海拔高度為8,848.86米。這個高度是通過使用全球定位系統(GPS)技術和地形測量儀器進行測量得出的。作為世界上最具挑戰性和著名的登山目標之一,珠穆朗瑪峰吸引著來自世界各地的登山者前來挑戰其巔峰。然而,這也引發了人們的好奇心,為什麼地球上的山峰不能突破1萬米的高度呢?

實際上,地球上確實存在一些超過1萬米高度的山峰。從山腳到山頂的高度來看,珠穆朗瑪峰并不是最高的,因為青藏高原本身的平均海拔就已經達到了3000多米,而珠穆朗瑪峰從山腳到山頂的高度約為6000米左右。如果從山腳開始計算, 世界上最高的山峰是夏威夷的莫納·羅亞火山,它的總高度包括海底部分,達到了10203米,而海拔高度則遠遠不及珠穆朗瑪峰,僅為4169米。

這也許是地球的極限,但遠遠不是宇宙的極限。 據了解,火星的最高峰為奧林匹斯山,從山腳到山頂足有21900米,是冒納羅亞火山的兩倍有余。這就引發了人們的疑問:地球上為何就沒有這麼高的山呢?這還要從山峰的成因說起。

山峰是怎麼形成的?

地球上的大部分山峰形成于板塊構造活動。地球的地殼被劃分為多個大型板塊,這些板塊在地球表面上相對移動。 當兩個板塊發生碰撞、推擠或分離時,會引發地殼的變形和構造活動。這種板塊構造是山峰形成的重要因素之一。在板塊碰撞的情況下,兩個板塊之間的邊界常常是構造邊界,例如地殼的折疊帶或斷層帶。 當板塊碰撞時,其中一個板塊可能會被抬升,形成山脈和山峰。

珠穆朗瑪峰所在的地區就是一個板塊交匯帶,涉及了印度洋板塊和亞歐板塊的碰撞。在這個區域,印度洋板塊以每年大約5厘米的速度向東北移動,而歐亞板塊則以每年2厘米的速度向北移動,速度和方向的差異導致了碰撞。 這種碰撞和相對運動導致地殼的抬升和擠壓,形成了喜馬拉雅山脈,包括珠穆朗瑪峰。

然而,冒納羅亞火山和火星上的奧林帕斯山并非通過板塊構造形成的,它們都是火山,屬于熔巖堆積山峰。熔巖堆積山峰是一種特殊類型的山峰,其形成是由火山活動中的熔巖噴發和堆積所引起的。 這些山峰通常被稱為火山錐或火山穹丘,它們的形態和特征與其他類型的山峰有所不同。火山噴發時,地下的巖漿會經由火山口噴出地表,并形成熔巖流。熔巖具有高溫和高粘度,在接觸大氣時逐漸冷卻并凝固。 隨著時間的推移,連續的噴發和熔巖流的堆積會逐漸形成一個圓錐形的山體。

熔巖堆積山峰通常具有陡峭的坡度和圓錐形的外形。它們的高度和形態取決于火山活動的強度、噴發頻率以及熔巖的粘性和流動性等因素。 如果是那些經常爆發的活火山,它們的成長速度實際上會比板塊構造形成的山峰更快。但同為熔巖堆積山峰,為何冒納羅亞火山達不到奧林匹斯山呢?主要還是被地球限制了。

地球的限制

地球的引力太強了。地球的質量遠遠大于火星的質量。地球的質量約為5.97 x 10²⁴千克,而火星的質量約為6.39 x 10²³千克。 由于引力與物體的質量成正比,火星的引力僅相當于地球的38%。

地球巨大的引力限制了山峰的高度,這是因為形成山體的巖石是有抗壓極限的。比如花崗巖的抗壓強度約為1000-3000 kg/cm2,超過這個強度它就會碎掉。 這也就自然限制了山峰的高度,因為一旦超過某個限制點,山體就會慢慢垮塌沉降,白白被自己壓垮。 

地質學家推測, 地球山峰的高度極限為20560米,但這也只是理論高度。實際上,山峰的高度會受到多個因素的影響。

影響山脈高度的因素

前文說過,地球的地殼由許多板塊組成,它們在地球表面上相對運動。板塊的碰撞、擠壓和隆升會導致地殼的抬升和形變,從而形成山脈和山峰。兩個板塊的碰撞會形成褶皺和斷層,進而使巖石層抬升形成山峰。 研究表明,地質構造和板塊運動在山脈和山峰的形成中起著關鍵作用,山峰的高度收到其限制。

山峰的高度還受到侵蝕作用的限制。 河流侵蝕山體,冰川削減山峰,風吹拂巖石表面,這些過程逐漸降低山峰的高度。侵蝕速率和強度取決于氣候條件、降水量、地形等因素,是限制山峰高度的重要因素。

氣候條件對山峰的高度也會產生重要影響。 高海拔地區通常氣溫較低,降水更為頻繁,這種氣候條件有利于冰川和雪的堆積,進一步增加山峰的高度。例如,喜馬拉雅山脈的高峰珠穆朗瑪峰就位于寒冷的高海拔地區,積雪覆蓋增加了其高度。而氣候條件較溫暖、降水較少的地區,山峰的高度通常較低。

山峰的形成是一個漫長的過程,需要數百萬年甚至數億年的時間。地質構造和侵蝕作用的作用是逐漸積累的,隨著時間的推移,山峰的高度逐漸增加。 因此,時間尺度也是決定山峰高度的重要因素之一,地球現在還沒有海拔1萬米以上的高峰,很可能是因為還沒有足夠時間來形成。事實上珠穆拉瑪峰的高度就在不斷生長,據推算每100年珠峰將上升7厘米。

結語

山峰的高度是由多個因素綜合作用決定的。地質構造和板塊運動導致巖石層的抬升和形變,形成山脈和山峰。侵蝕作用逐漸削減山峰的高度。巖石類型、結構以及氣候和降水條件也對山峰的高度產生影響。這些因素在不同時間尺度上相互作用,共同決定了山峰的最終高度。

然而山峰也存在一定高度的限制,這是地球的重力和巖石承壓極限所決定的。 當一個山峰不斷增高時,它所承受的重力也相應增加,增加的重力會對山峰的內部產生巨大的壓力。山峰的內部由巖石組成,而巖石的強度是有限的。當重力超過巖石的承載極限時,巖石將無法支撐自身的重量,就像被壓垮一樣。這就是為什麼山峰有一個高度極限的原因。


用戶評論