志在大海星辰的傳奇科學家
—— 哈里·哈蒙德·赫斯

志在大海星辰的傳奇科學家
—— 哈里·哈蒙德·赫斯

撰文｜藺愛軍（國家海洋局第三海洋研究所海洋與海岸地質實驗室）

哈里·哈蒙德·赫斯

他是常青藤名校高材生，他是海軍少將，他提出了著名的海底擴張學說，他是板塊構造學說的奠基人之一，他是20世紀最有影響力的地球科學家之一，他就是志在大海星辰的傳奇科學家——哈里·哈蒙德·赫斯（Harry Hammond Hess）。

厚積薄發

赫斯，1906年5月24日出生于美國紐約市。在他5歲時，父母為他照了一張相片，當時他身穿水手服，因此取名為“小小海軍司令”，神奇的是他長大后果真成了一名海軍少將。赫斯于1923年進入世界著名學府耶魯大學學習電氣工程，之后改修地質學。糟糕的是，他未能順利通過礦物學首門課的考試，于是一位老師告訴他在這個領域沒有發展前途，然而赫斯并沒有輕易放棄。1927年赫斯獲得學士學位后，他作為勘探地質學家去非洲中南部的北羅得西亞（贊比亞舊稱）考察了2年，這是一段艱苦和難忘的歲月，大多數時間赫斯與當地的考察隊在灌木叢中一起工作。盡管當時面臨著艱難險阻，但是赫斯依然很享受這段經歷。他深刻認識到實踐在地質學研究中的重要性，而這番實踐也砥礪他很多優秀的品質，如幽默、忍耐、低調和冷靜，這些品質貫穿于他以后的生命。1929年，赫斯回到美國進入普林斯頓大學開始攻讀研究生，在博士階段，他廣泛地接觸了巖石學、礦物學、海底構造、礦床學等學科領域的著名教授，這些名師不僅傳授給他堅實的基礎知識，還啟迪他的科研思想和方法。因此，赫斯成功的一個重要原因是因為他站在巨人的肩膀上。赫斯于1932年獲得博士學位后進入羅格斯大學任教1年，隨后到華盛頓的地球物理實驗室擔任研究助理。1934年，赫斯回到普林斯頓大學擔任教授直到去世，他與一位植物學家的女兒安妮特·彭斯（Annette Burns）結婚，婚后育有2個兒子。安妮特是赫斯余生堅定的支持者，在后來的科學會議中是他永恒的伴侶。

投筆從戎

1941年12月7日清晨，日本帝國海軍偷襲美國海軍太平洋艦隊，轟炸了夏威夷珍珠港的戰艦和軍事目標，這次襲擊將美國卷入第二次世界大戰，太平洋戰爭由此爆發。珍珠港事件發生后的翌日早晨，赫斯毅然決然地成為美軍現役軍人，為美國海軍服務直到第二次世界大戰結束。由于具有駕駛潛艇的經驗，他的第一個任務在紐約，負責探測活動在北大西洋的敵人潛水艇位置。赫斯的領導力和領會計算模型的驚人直覺能力，最終導致非常高的獵殺率，并在2年之內實質性地消除了敵方潛艇的威脅。隨后他被調派到海軍誘餌艦“比格·霍恩（U.S.S. Big Horn）號，這為他的探測計劃提供了直接的測試機會。后來，赫斯成為攻擊運輸艦凱普·約翰遜（U.S.S. Cape Johnson）”號的指揮官，在太平洋地區參與了馬里亞納群島、萊特島、林加延灣和硫磺島等重要戰役。

不出所料，緊張的戰事并沒有阻止赫斯對科學的好奇心?！皠P普·約翰遜”艦，正如第二次世界大戰期間的許多軍艦一樣，裝備有回聲測深儀，這種設備不僅能使軍艦避免觸碰海底珊瑚礁和巖石，也能防止海軍在搶灘登陸時誤入敵人設下的陷阱。赫斯利用回聲測深儀在太平洋地區搜集了大量的測深數據，通過分析數據他發現了海底平頂山，在這之前地質學家認為海底是廣闊和平坦的，并由陸源泥質沉積物構成。海底平頂山是一般呈圓形或橢圓形頂部平坦的海山，為了紀念普林斯頓大學地質學系首位教授阿諾德·亨利·蓋約特（Arnold Henry Guyot），赫斯將其命名為guyots。

赫斯在普林斯頓大學講授海底擴張理論

戰爭結束后，赫斯留在美國海軍擔任預備役軍官，每年會在華盛頓工作數周，于1961年升任海軍少將。1962年10月，古巴導彈危機發生后，在緊急情況下赫斯義不容辭地提供了自己的建議。此外，他還參與“長尾鯊”號核潛艇事故、“普韋布洛”號危機等重要事件的處置過程。美國海軍授予他第二次世界大戰勝利勛章、美歐戰區勛章、亞太戰區勛章（4星）、菲律賓解放勛章（1星）、海軍后備勛章等。

提出著名的“海底擴張學說”

1947年，從戰爭中歸來后，赫斯重新恢復了普林斯頓大學在加勒比海的科研項目，該項目由普林斯頓大學、國家科學基金會、海軍研究辦公室、數家石油公司以及波多黎各、委內瑞拉和哥倫比亞等政府機構支持。1950—1966年，赫斯擔任普林斯頓大學地質學系系主任。在20世紀60年代，赫斯公布了他一生中最重要的科研成果。

赫斯具有觀察細節和提出假說的杰出能力。赫斯發現大洋中部的水深較淺并伴有大洋中脊，洋中脊比周圍平坦的海底至少高1.5千米；而大洋中最深的地方靠近大陸邊緣，太平洋馬里亞納海溝的深度達到11千米以上。1960年，赫斯首先提出海底運動的假說，他假設大洋從中間開始生長，地幔熔融物沿著洋中脊涌出，創造新的洋底并且向洋中脊的兩側傳送。熱擴張的洋脊因此比先前形成的洋底更高。隨著擴張的繼續，老的洋底變冷形成厚約4千米的洋殼。1961年，羅伯特·辛克萊·迪茨（Robert Sinclair Dietz）提出“海底擴張”，本質上與赫斯的海底擴張理論完全相同。

海底擴張學說

1962年，赫斯正式發表了題名為《洋盆的歷史》（《History of ocean basins》）的經典論文，系統地闡述了海底擴張理論。他指出：大陸是被動地由地殼的水平運動將其從對流源區傳送到它潛沒的地方；新洋殼在大洋中脊生成，在那里由于較熱巖石的密度較低，熱地幔物質使大洋中脊的地形升高；在大洋中脊，地表巖石因張力而破裂，裂谷則被來自地幔的新火山物質所充填，洋底因此而擴張，猶如在傳送帶上一樣；在對流體匯聚處，洋殼被下拖形成海溝；這些下降流即擠壓部位之所在，以伴有海溝的山脈和火山弧為標志；由年輕的富硅巖石堆積建造起來的大陸，在海溝則未被向下拖曳，而是堆積或上沖成為山脈；當俯沖的冷卻物質破裂時，在海溝下面的深處便發生地震。海底擴張理論被譽為“地球史詩”，后來被海底磁異常條帶、轉換斷層和深海鉆探成果等3方面的證據所證實。

海底擴張學說不僅復興了德國科學家阿爾弗雷德·魏格納（Alfred Wegener）提出的大陸漂移學說，而且為板塊構造學說奠定了堅實的理論基礎，并觸發了地球科學的一場革命。1966年，美國地質學會授予他彭羅斯獎章。1984年，美國地球物理學會設立哈里·哈蒙德·赫斯獎章，以表彰那些在研究地球及其姊妹行星的構造和演化方面做出突出貢獻的科學家。

為美國重大科學與工程把脈

地球上的洋殼比地殼薄很多。20世紀50年代末期，赫斯和海洋學家沃爾特·芒克（Walter Munk）領導提議通過洋底鉆探到達地幔，以研究地球年齡、內部組成和變化過程的計劃，該計劃后來被命名為莫霍計劃（Project Mohole，1958～1966），由美國多學科學會（AMSOC）發起，資金由國家科學基金會支持。第一階段于1961年春天在美國加利福尼亞灣外開始實施，后來因技術難度大且費用高昂，計劃被迫終止。雖然莫霍計劃未能達到預期目的，但對于地球科學的發展起了不可估量的作用，它證實了實施深水鉆探動態定位的可行性，開啟了科學鉆探的先河，為后來的深海鉆探計劃（Deep Sea Drilling Project，1968～1983）積累了寶貴經驗。

從1962年開始直到他生命的盡頭，赫斯擔任美國空間科學委員會的主席，為美國太空探測計劃建言獻策。1969年7月21日，美國人阿姆斯特朗與奧爾德林成為首次踏上月球的人類。1969年7月24日，“阿波羅11”號飛船帶著從月球表面采回的巖石順利降落地球，赫斯是月巖樣品分析的十人科學小組成員之一。1969年8月25日，赫斯在馬薩諸塞州伍茲霍爾主持美國國家空間科學委員會的會議時因突發心肌梗塞而逝世，去世后葬于阿靈頓國家公墓，美國國家航空航天局（NASA）追授他杰出公共服務獎章。

赫斯一生獲得了大量的榮譽。他于1952年當選為美國國家科學院的院士，1960年當選為美國哲學學會的會員，1968年當選為美國藝術與科學院的院士。他擔任過美國地球物理學會大地測量學部和構造物理學部的主席、美國礦物學會的主席、美國地質學會的主席、聯邦科學機構的顧問、放射性廢料處理委員會的主席、美國科學研究委員會地球科學學部的主席、倫敦地質學會的外籍榮譽會士、南非地質學會的外籍榮譽會士等。

赫斯的一生是戰斗的一生，他為世界和平、國家安全和科學事業戰斗。他的征途沒有僅停留在陸上，而是邁向大海星辰。美國科學院對他的評價是“20世紀真正杰出的地球科學家之一；很難有人和他在科學深度、廣度和社會影響力方面相媲美；罕有的、也許是獨一無二的天才”。