持续50年的“地中海超级洪水”神话，可能并不存在

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长期以来，研究人员普遍认为，大约500万年前，一场突然爆发的超级洪水填满了原本已经干涸、堆满盐层的地中海。然而事实很可能并非如此，不过仍充满戏剧性。

1970年10月6日，深海钻探船“格洛玛·挑战者号（Glomar Challenger）”返回葡萄牙里斯本港。它带回了一件“货物”，改写了人们对于地中海历史的认识。在为期54天的航行中，“挑战者号”在地中海海底钻出了28个钻孔。其回收的岩芯指向一个令人震惊的结论：约600万年前，地中海曾变成一片荒漠——一个深度超过两公里、巨大而贫瘠、布满盐层的盆地。50万年后，大西洋冲破了如今的直布罗陀海峡（Strait of Gibraltar），引发了地球历史上规模最大的洪水。

海洋学家肯尼斯·许靖华（Kenneth Hsü）是“挑战者号”任务的两位首席科学家之一。1972年12月，他在《科学美国人》（Scientific American）上生动描绘了这一场景：

“直布罗陀大瀑布可能以每年1万立方英里的流量倾泻而下，比维多利亚瀑布大100倍，比尼亚加拉瀑布大1000倍……对于那些可能被轰鸣声吸引而来的非洲古猿人来说，那场景必定壮观无比。”

这一灾难的故事引起轰动。大卫·爱登堡（David Attenborough）为其拍摄纪录片，直布罗陀甚至发行了一枚描绘“3000米瀑布”的5便士邮票。在此后50多年里，两项假说成为地质学界的主流观点：其一，地中海在被称为“墨西拿盐度危机（Messinian Salinity Crisis）”的约50万年时期内与外界隔绝；其二，地中海最终通过直布罗陀海峡爆发的灾难性洪水重新恢复，这场洪水被称为“赞克林洪水（Zanclean Flood）”。

然而人们最近开始意识到，从巨型沙漠到“超级尼亚加拉瀑布”，这一整套叙事的几乎每个细节都值得质疑。许多地质学家认为，干涸过程可能远比想象短暂，而重新注水也更加缓慢。还有一些研究者甚至认为，地中海可能从未与大西洋彻底断开。西班牙格拉纳达大学（University of Granada）的吉列尔莫·布斯·雷亚（Guillermo Booth Rea）表示：“超级洪水这一概念，以及支持它的数据，大多存在问题。”

近期最令人震惊的发现在于，即使确实存在洪水通道，它也可能根本不在今天将西班牙南部与摩洛哥分隔开来的直布罗陀海峡附近。新的研究表明，过去50年里，人们可能一直在错误的地方寻找这场超级洪水的痕迹。

灾难性的洪水在许多神话和创世故事中都有出现。在其中一个传说中，古典英雄赫拉克勒斯劈开了两座山（即“赫拉克勒斯之柱”），从而形成了直布罗陀海峡，并使地中海盆地被洪水淹没。上面的图片展示的是艺术家对直布罗陀一处现已沉没的赫拉克勒斯神庙的构想图。图中英文译为： 直布罗陀的赫拉克勒斯神庙遗址

一个地质学难题

今天的地中海，每年通过蒸发损失的水量大约是降水和河流补给量的三倍。大西洋弥补了这一差额，通过直布罗陀海峡源源不断地从西向东输送海水。随着海水蒸发，剩余的水会变得更咸、更浓稠，并沉入底部。这些浓稠的海水位于较轻的流入海水之下，随后会从海峡流出，从东向西流回，。这种流出过程防止了盐分在地中海中持续积聚。

但如果这条海峡变得狭窄或者完全被阻断，会发生什么呢？由于淡水资源极度匮乏，地中海的“海平面”将会迅速下降——大约在2000年内会下降1公里。在1970年的“挑战者号”探险任务之前，这种设想几乎仅存在于科幻小说。

在第一个钻孔中，挑战号的钻头在海底下200米深处的一层非常坚硬的岩石中卡住了。第二天，许靖华和兰登-道尔蒂地球观测站的首席科学家威廉·瑞安（William Ryan）发现了原因。瑞安回忆道：“它带上来了整桶整桶的砾石。”

海底通常不会出现砾石层，即使出现，也多为大陆岩石被冲刷入海形成。但这里的砾石中却含有海洋生物化石、岩石以及石膏晶体（gypsum）。地质学家称石膏为“蒸发岩”，因为在现代环境中，它通常形成于蒸发中的浅水环境，例如死海。这一发现令人震惊，瑞安回忆：“肯举起石膏晶体后转头问我：‘你觉得地中海干涸过吗？’”

同样的情形在其他站点重复出现。研究人员还发现了岩盐（halite，即氯化钠）等蒸发岩。嵌在砾石中的贝壳的氧同位素分析显示，这些生物生活在一种浓盐水环境中，其原始水量约90%已经蒸发。他们同时发现证据表明，非洲板块与欧亚板块碰撞抬升了地中海两端的陆地，切断了其与印度洋的原有连接，并缩短了其与大西洋的连接。

在墨西拿盐度危机的第三个阶段，地中海的地形变化一直存在很大争议。一些人认为地中海几乎处于干涸状态；另一些人则认为它几乎处于满溢状态。最近的研究表明，答案可能是两者兼而有之。地中海盆地曾接纳东侧古副特提斯湖水系汇入的淡水，同时海平面也受气候影响不断波动。下方地图呈现了距今533万至555万年间该海域的高水位（紫色标识）与低水位（褐色标识）状态。

最终的关键证据是在“挑战者号”任务结束后才浮出水面的。其他地质学家发现了一些似乎是被掩埋的古河床的遗迹，它们属于数条注入地中海的河流，尤其包括尼罗河和罗讷河（Rhône）。这些证据表明，这些河流曾经汇入一个位置比其现今河口低至少1公里的地中海盆地——而这种情况只有在地中海海平面曾经比全球海平面低约1公里时才可能发生。

1973年，荷兰乌得勒支（Utrecht）召开的一次会议正式确立了“干涸模型（desiccation model）”作为主流理论。然而，在过去20年中，大量反对意见逐渐出现。乌得勒支大学（Utrecht University）的沃特·克赖赫斯曼（Wout Krijgsman）表示：“在20世纪70年代，支持干涸理论的一方赢得了争论，但它确实存在一些无法解释的问题。”

悖论层出不穷

部分争议源于人们对约600万年前地球以及该区域环境演化认识的不断深化。自1973年以来，岩石、岩芯样本和地震探测数据，以及越来越多的计算机模拟所讲述的故事变得更加详细，也更加动态。其中包括不断变化的海岸线、陆桥、火山活动，以及反复出现的气候变化事件。

此外，干涸假说从一开始就存在一些根本性问题。以蒸发岩（evaporites）为例。意大利帕尔马大学（University of Parma）的沉积学家和地层学家维尼乔·曼齐（Vinicio Manzi）指出，蒸发岩并不一定必须通过蒸发过程形成。它们也可以由浓度足够高的盐水（brine）直接析出沉淀。这种过程完全可能发生在水下，因此并不需要假设地中海曾经完全干涸。

那么，被掩埋的古河床又该如何解释？曼齐及其同事认为，这同样可以解释：高盐度水体下沉会形成沿坡向下流动的水流（地质学术语称为“高密度陆架水级联流”，dense shelf water cascading），其强度足以冲蚀出峡谷。

单次蒸发事件这一设想还面临一个数学问题：现存盐层规模过于巨大，无法通过一次蒸发事件解释。这些盐约占全球海洋总盐量的5%（原始比例甚至可能达到7%至10%）。要积累如此大量的盐分，地中海必须经历大约10次排空和重新充水的循环。

事实上，来自西西里岛盐层的证据表明，这种事情可能真的发生过。在那里，石膏层与富含有机质的页岩层交替出现，这些页岩层可能形成于大西洋和地中海之间通道开放的时期。总共有16组这样的沉积层，其年龄间隔约为23000年。

这一周期对地质学家而言并不陌生，因为这正是地球自转轴（像一个摇晃的陀螺一样）完成一周运动所需的时间。此外，它还与全球范围内的气候变化以及古海平面变化存在相关性。在这一时期，直布罗陀海峡的入口非常狭窄，因此由这种“岁差周期（precessional cycle）”导致的海平面波动可能会反复地开启和关闭地中海与大西洋之间的连接通道。

就像一个摇晃的旋转陀螺一样，地球自转轴也会沿着一个缓慢的圆周运动，大约每23000年完成一个完整周期。地球自转轴的这种偏移会影响气候，并且在墨西拿盐度危机期间也发挥了作用：干旱时期石膏沉积形成，而潮湿时期则形成页岩。

那个石膏形成时期如今被称为盐度危机的第一阶段。第二阶段则是一个相对短暂、持续约5万年的时期。在主流观点中，这一阶段通道完全关闭，地中海海平面急剧下降，大量岩盐（氯化钠）从海水中沉淀析出。然而，曼齐团队对此持强烈反对意见。他们认为直布罗陀通道始终保持开放，只是变浅到了水流只能单向通过——只能流入、无法流出——从而导致盐分不断累积，并进入失控状态。

即便对于支持主流观点的人而言，第二阶段也并不像看上去那么简单。氯同位素数据表明，海平面下降的情况并非完全一致。在最低点，西地中海海平面比今天低约800米，而在如今西西里岛以东区域，海平面至少下降了其两倍。如果情况确实如此，那么东西两侧之间一定被陆桥分隔开来。事实上，也确实存在证据显示，非洲动物曾在这一时期迁移进入欧洲。

盐度危机最后20万年被称为第三阶段，也是最令人困惑的阶段。此时，氯化钠不再沉淀，而且有证据表明，这一时期地中海海平面高度存在明显变化。一种类似虾的小型生物（ostracod，介形虫）的化石广泛分布，表明当时海水盐度显著下降，以至于地中海变成了一个类似湖泊的巨大水域（因此这一阶段有时也被称为“湖海阶段”）。但假如通往大西洋的通道仍然关闭，那么这些低盐度水体来自何处？

西班牙国家研究委员会（Spanish National Research Council）的丹尼尔·加西亚-卡斯特利亚诺斯（Daniel García-Castellanos）于2025年发表的一项研究，为破解这一谜题提供了思路。他利用计算机模拟侵蚀过程，认为地中海在第三阶段正逐渐恢复原来的水量。而这些桡足类动物则为这一过程的源头提供了线索。它们起源于今天黑海和里海附近区域，而当时这两个区域彼此相连，但尚未与地中海相通。

由于地中海海岸刚刚暴露出来且坡度很陡，其边缘会迅速向今天的黑海方向侵蚀。而当时的黑海是一个更大的淡水湖——帕拉提提斯湖（Paratethys）。双方之间的首次连接可能就是在这一时期建立的。如果确实如此，那么地中海开始获得此前无法进入的河流补给，例如伏尔加河、多瑙河和顿河。桡足类动物获得了新的生存空间，而地中海则获得了新的巨大水源。根据计算机模拟，这使得地中海水面重新上升至距离今天海平面不足300米的位置。

克赖赫斯曼认为，这种解释很好地调和了看起来相互矛盾的证据。他说：“在‘干涸地中海’和‘充满海水的地中海’之间的争论中，如果你想站在中间，并认可所有人的观测结果，那么加西亚-卡斯特利亚诺斯的论文确实完成了这项工作。”

超级洪水不翼而飞

关于墨西拿盐度危机的文献浩如烟海，但其中却奇怪地缺少一样东西。关于那场理论上结束了危机的超级洪水，直接证据竟然非常少。许靖华最初发表于《科学美国人》的文章只用了半页篇幅讨论它，而且提供的证据也很有限。50年后，瑞安写出了一篇100页的回顾文章，其中关于超级洪水的内容也只有3页。这样一场非同寻常的洪水，难道不应该留下十分清晰的痕迹吗？

目前的证据至多只能说是模棱两可。地质学家在马耳他附近海底发现了类似洪水形成的沉积物——但那里距离被认为是洪水源头的直布罗陀非常遥远。此外，如果大西洋真的流入了一个几乎干涸的地中海盆地，那么全球海平面应当下降约9米——可以把这看作是为了“支付”地中海洪水所付出的“反向洪水”代价（anti-flood）。加西亚-卡斯特利亚诺斯表示，并没有任何迹象显示这种事情曾经发生。

最近一次针对直布罗陀海峡的深海钻探考察带来的问题甚至比答案更多。2023年12月，“JOIDES Resolution”号钻探船继承“格洛玛·挑战者号（Glomar Challenger）”的称号，再次考察了位于直布罗陀海峡正东侧的阿尔沃兰海（Alboran Sea）。如果说海峡是进入地中海的大门，那么阿尔沃兰海就是门厅。任何穿过直布罗陀海峡的超级洪水，也必然会穿过阿尔沃兰海盆地。然而，英国布里斯托大学（University of Bristol）的项目共同负责人雷切尔·弗莱克（Rachel Flecker）表示，他们在采集的岩芯中没有发现任何洪水的痕迹。

在船上时，她曾写道：“岩芯展现出各种颜色、极其精美的层状结构。这种极为精细的层理结构要求形成环境极其平静，且能量水平很低。”这与超级洪水的环境条件完全相反。最终结果尚未正式发表，但弗莱克还报告称，他们没有发现盐层，也没有找到证据表明盐度危机曾波及阿尔沃兰海。

她总结道：“在墨西拿盐度危机之前以及发生期间，大西洋与地中海之间的连接通道并不经过直布罗陀。”

西西里岛雷阿尔蒙特（Realmonte）盐矿中保存着壮观的层状盐沉积，它们形成于墨西拿盐度危机第二阶段（Stage 2）。值得注意的是，照片中由清晰界线分隔的每一层盐都是在同一年沉积下来的（与第一阶段每23000年形成一次的石膏沉积不同）。大约550万年后，矿工们在盐层中雕刻出了一座教堂，从而塑造出了耶稣的雕像。

那么，这究竟如何解释？布斯·雷亚表示：“有一个必须考虑、但几乎没有人真正考虑的问题：如今地中海的地形地貌，与墨西拿时期完全不同。”“此后形成了新的大型海盆，例如第勒尼安海盆（Tyrrhenian Basin）；还有一些地区则隆升出海面，例如西西里岛。”他提出的一种可能性是，连接通道位于更东部，通过一条曾经连接非洲与巴利阿里群岛（Balearic Islands）的火山岛弧。其他可能性还包括穿过西班牙或摩洛哥的水道，而这些地区虽然今天位于海平面之上，但直到约700万年前仍然处于水下。

无论这一过程究竟如何发生，这种新的叙事方式都带来了重要启示：它强调真正发挥作用的并非重大事件本身，而是微小变化所积累出的力量。所谓“盐巨人（salt giants）”，即类似地中海下方这样的大规模盐沉积层，在地球历史上也曾多次形成。当盆地被夹在两块构造板块之间时，就会产生类似现象。它们对于气候和生物多样性的影响很可能极其巨大。在这次事件中，89%的地中海特有海洋物种都灭绝了。

而直布罗陀海峡（或者真正的连接通道）仅仅轻微变浅，可能就足以引发这些巨大的变化。曼齐说：“某种意义上，这反而更令人不安，”因为这说明：“即使没有极端事件，也可能达到极端状态。”

机会失之交臂？

最近的“JOIDES Resolution”号考察任务还有一个更广泛的目标：探究巨型盐沉积形成过程如何影响全球气候。弗莱克表示，石膏（硫酸钙）大量生成的过程会通过将二氧化碳吸收到海洋中而导致降温。“而当这些沉积物重新溶解并释放出来时，则会导致升温。”

在大多数情况下，气候模型研究人员一直假定海洋中的钙浓度保持恒定。虽然在百万年尺度上这一假设可能成立，但弗莱克表示，墨西拿时期表明，钙浓度在数千年尺度上也可能发生剧烈变化。对墨西拿盐度危机之前、期间以及之后海洋岩芯样本的研究，或许能够揭示这些波动在过去如何影响气候，以及它们可能如何修正当前关于气候变化的预测。

遗憾的是，这些数据可能需要很长时间才能获得。因为“JOIDES Resolution”号已经退役，而且目前看不到替代船只的出现。弗莱克说：“我们是它倒数第三次执行的考察任务。就在我们研发出能够获取这些记录的技术时，我们却失去了为我们提供这一能力的那艘船。”

作者：Dana Mackenzie

翻译：Aegon

审校：姬子隰

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编辑：姬子隰

翻译内容仅代表作者观点

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