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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

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你不知道的深海世界

2021-06-07 14:35:00

  我们生活的“地球”,更准确地说是一个“水球”。因为地球70%以上的面积都被海洋占据,在全球海洋中,深度超过2 000米的海洋占到一半以上。面对如此广袤深邃的海洋,人们曾经以为,那是一个死气沉沉、没有生命的黑暗世界。

  人类真正进入深海只有几十年的时间,就在这短短几十年里,深海大大颠覆了我们曾经的认知。现在我们已经知道,深海里有生命,有各种地质运动,有热液、冷泉等独特的现象。尽管缺乏阳光,但深海世界依旧繁忙,海流在夜以继日地运动,动物在繁衍生息,甚至每一滴深海海水中都包含着数目众多的、肉眼看不见的微生物。

深海

  最长的山脉,最深的沟壑,统统都在海底

  海底世界并不是一马平川的,那里的地形地貌其实比陆地更加壮阔。海底不仅有高山、平原、海沟、盆地,还有冰川谷、火山以及珊瑚城等。

  如果穿过沙滩往大海深处走,走到200米以外的地方,我们就会发现,海洋从那里开始陡然变深,在数十千米以内从200米快速加深到1 000~4 000米。这个陡峭的下坡,就是大陆坡。大陆坡总长约30万千米,是地球上分布最广泛的地形之一。

  在海底,有一条贯穿全球大洋的巨型山脉,全长6万千米,总面积与地球陆地面积差不多。由于它主要分布在大洋的中央,模样酷似人的脊骨,所以被称为“洋中脊”。事实上,洋中脊才是地球上最长、规模最大的山脉。我们熟知的安第斯山脉虽然贵为陆地上最长的山脉,其实只有8 900千米,与6万千米的洋中脊相比,就好像小巫见大巫。

  海洋中还存在着大量的山峰。海山的面积加起来,比整个亚欧大陆还要大得多。多数海山的形成与火山活动有关,海底分布着地球上最多的火山。有时,海底火山活动非常强烈,而且火山地势较高,那么喷发的岩浆就会露出海平面,形成像夏威夷岛这样的火山岛。

  板块间互相挤压也会在海底形成海沟,它两侧狭长,边缘陡峭,底部很狭窄,且比周边海床要深数千米,所以横切面呈V字形。最深的海沟是位于太平洋的马里亚纳海沟,其最深处为11 000米。

海洋

  一个黑暗、寒冷、高压的世界

  如果从海平面一路向下,身处的世界将越来越暗,越来越冷,压力也越来越大。阳光最多只能到达1 000米深的海域,再往深处走,就是真正的“深不见光,暗无天日”;深海的水温只有1~2℃,临近冰点;水深每增加10米,压力就会增加一个大气压,在2 500米的深海,压力之大就已经相当于一个脚指头上站着一头大象。

  虽然环境如此恶劣,还是有许多动物生活在这个黑暗、寒冷、高压的深海世界。科幻作家描述的海怪,原型就是深海里的大王乌贼。在8 000米左右的深海仍有鱼类生活,它叫马里亚纳狮子鱼,全身透明,内脏看得一清二楚。即使在万米深海,科学家仍然发现了海参的踪影。然而,万米深处的海参实在是太水嫩了,一旦离开海水,它的身体就会因为自重而垮塌,变成一滩液体。

  生机勃勃的生态系统

  在深海里,某些微生物可以通过特有的化学反应合成食物并产生能量,它们像陆地上和表层海洋的光合植物一样,成为深海生态系统的初级生产者,为其他动物提供食物和能量。

  位于海洋食物链最底端的是海洋微生物,也就是微型浮游植物、细菌和古菌,往上依次是小型浮游动物、大型浮游动物、吃浮游动物的鱼类、吃鱼的大型鱼类及其他大型海洋生物。我们常说“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃泥巴”就是这个道理。海洋泥巴(也就是科学家所说的沉积物)中蕴含着大量的微生物和有机质,它们正是虾米的能量来源。

  深海也有自己独特的生态系统,深海热液就是其中一个。在寒冷刺骨的深海,不断有滚烫的液体从热液口喷出,而热液口周围竟是一个热闹非凡的生态系统,那里活跃着蠕虫类、蛤类、蟹类、鱼类等各类生物,让人眼花缭乱。

  深海有这么多奥秘,是怎么被发现的呢

  深海探索的手段还真不少。比如乘坐潜水器直接潜入深海,或者,让无人潜水器等深海探测设备去自主勘探海底,用深海拖网和捕集器抓捕深海生物和固体物质,还可以在海底铺设观测网,以及通过大型科考船搭建平台进行深海钻探。

  目前,世界上只有美国、法国、俄罗斯、日本和中国拥有6 000米级及以上的载人潜水器。2013年“蛟龙”号在马里亚纳海沟下潜到7 062米的深度,创造了世界同类作业型潜水器的下潜深度记录。

  海底观测网是在海底铺设的大型全方位观测网络,用于收集海底数据、采集样品、实时监测海洋情况等。目前仅有少数发达国家掌握并运用了这种技术。2017年,在同济大学的牵头下,我国开始在东海和南海小规模铺设海底观测网,并在上海建设监测与数据中心。

  要想探索地球内部,也就是了解海底以下的情况,目前唯一的手段就是深海钻探。在过去50年里,科学家先后使用了3艘深海钻探船开展过大洋钻探,分别是美国的“格罗玛·挑战者”号、“乔迪斯·决心”号和日本的“地球”号。中国于1998年以参与成员国身份加入大洋钻探计划和综合大洋钻探计划,并先后主持了几个航次,为国际深海探索做出了积极的贡献。

本文来自《科学画报》

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