
文 | 星球探索
人类可以登上月球,火星很快也上去了
而人类对海洋的认识呢?还是充满疑惑
海洋探索之难
不少登山家成功地征服了珠穆朗玛峰,但步入深海却极其困难
光是每下降10米就增加一个大气压,就够N多设备头疼了
漆黑和冰冷的深海里,通常的温度是2℃(在极少数的海域,受地热的影响,洋底水温可高达380℃以上)
深海中信号传输非常困难,电磁波在水里传不远
而声纳等的速度有限还经常受水温盐分等影响而跑曲线,甚至被反射回来
同样受上面的因素影响,一个深海探测器在海底,视野非常小
不单要承受严酷的物理环境挑战, 在复杂的海底地形中愈是惊险重重
苛刻的条件令人类难以涉足
海底认识
地球是一个水的星球,地表70%被海洋覆盖
目前被人类认识的海洋还不到5%,剩下95%的未知世界主要都在深海和大洋

(失去海水的地球模型)
大洋底部存在地球上最长的山系
这个事实直到十九世纪后期才被人类偶然发现
第一次世界大战后,德国人为了偿还债务,梦想从海水中采金
于是建造了一艘"流星"号考察船远赴大西洋考察作业,结果黄金没有找到
却收集了一大批珍贵的海洋资料
考察船超声波装置对大西洋底探测的结果显示,大西洋底有一条从北到南的海底山脉
后来称之为大西洋岭
至此才开启了人类科学探索海洋的序幕

(地图中可以看出大西洋岭随大西洋延伸,呈S型)

(大西洋岭及亚速尔群岛。山脉的高点露出海面形成了亚速尔群岛、阿松森群岛)
人类已探测多深?
马里亚纳海沟(最深处11034米)是目前所知地球上最深的地方
而人类已经到过了,而且不止一次
第一次是1960年1月23日,瑞士物理学家Jacques Piccard和美国海军人员Don Walsh乘坐直上直下的密闭球"的里雅斯特号"潜艇潜到了马里亚纳海沟的最深处
2012年3月26日,詹姆斯·卡梅隆独自乘坐“深海挑战者”号,进行了世界首次单人下潜至马里亚纳海沟最深处的探险

(马里亚纳海沟,最深点斐查兹海渊为10924米,是地球的最深点)
近年中国在深海探索上也取得很大进步
2012年7月,"蛟龙"号在马里亚纳海沟试验海区创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录
同时也创造了世界同类作业型潜水器的最大下潜深度纪录

(完成下潜作业的“蛟龙”号载人潜水器被缆绳吊起)
海洋是人类的禁地还是上帝给人类的惊喜
海底有高耸的海山,起伏的海丘,绵延的海岭,深邃的海沟,也有坦荡的深海平原
与陆地无二,但它们的规模却异常雄伟
海底地形与地壳运动密不可分,且比陆地更直观明显
科学家认为,地球板块运动中
插入地壳深处的地壳,当它进入地下更深的地幔层时,就会熔化为岩浆,进入地球内部
海沟就是海底地壳消亡的地方,而地幔物质在洋中脊不断溢出
地壳在此不断生长大洋地壳就是这样此长彼消,此消彼长,永远处于不断更新的过程中

海底大地形概念图
海底山脉众多
其中太平洋中部,有一条略呈西北东南走向的雄伟的海底山脉
绵延一万多千米,把太平洋分成东西两部分
在这条中太平洋山脉以西,除有西北海盆、中太平洋海盆和南太平洋海盆外,还有一片繁星般分散的海底山,这些海底山有的沉没在深海中,有的耸立于海面之上成为岛屿

(北起堪察加半岛,经夏威夷群岛、莱恩群岛至上阿莫士群岛。图片来自Google,星球探索标注)

(夏威夷群岛就是中太平洋海底山脉中的一些山峰(图片来自Google)

航拍夏威夷岛檀香山 (摄影师老吕lvjian)
夏威夷岛从5000多米深的海底升起,加上岛上的主峰高出海面427O米,绝对高度达9270多米,超过了陆地上最高的山峰珠穆朗玛峰的高度
在西部的大陆架地区,有一系列巨大的岛弧和海沟带

(图中灰色标示为太平洋西部大陆架巨大的海底山系,图片来自Google,星球探索标注)
岛弧和海沟紧挨在一起构成地球表面起伏最剧烈的地带,地形高差达 15000米
其中深度超过一万米的海沟有 4个,世界上最深的马里亚纳海沟(11034米)就在其中
复杂的板块构造令这里产生众多岛屿,如关岛,菲律宾,所罗门群岛等等
世界海洋中最长的海沟在太平洋西海岸, 秘鲁一智利海沟,逶迤长达5900多千米
在众多海沟中深度第一是马里亚纳海沟
第二是汤加海沟,深10882米,第三是日本海沟,深10682米
已知最大水深在斐查兹海渊,为11034米,是地球的最深点

( 太平洋的主要海沟位置,可以看出海沟与大陆板块的划分息息相关)
海底火山
海底有众多火山,当一个板块插入另一个板块下面以后,进入地下深处的地幔层,使地幔层增温,产生大量炽热的岩浆随着板块的插入,岩浆活动日渐加强,当岩浆向上运动穿过上覆板块时,就形成火山的猛烈喷发

(海底火山在喷发中不断向上生长,会露出海面形成火山岛(关岛)
同时被插入的板块受到另一个板块的极大抬升力,使地壳被高高地抬起这样,在海沟前便形成了隆起的成串的岛屿
这些岛往往分布在一条圆弧线上,所以称呼"岛弧"
岛弧分布在各大洋中,以太平洋最多,尤以西太平洋最发育
其中堪察加一千岛岛弧、日本岛弧、琉球岛弧和台湾一菲律宾岛弧,总长达1万多公里,称东亚花彩列岛,是世界海洋中最长的岛弧

(太平洋岛弧景观)
岛弧是多火山和地震地带
大约在二千五百万年以前,许多沿裂隙分布的火山在夏威夷群岛附近地区喷发
由西北到东南方向一直延伸到洋底,从而形成了珠串式的夏威夷群岛
从海底的地形图可以看出夏威夷群岛洋底一连串的海底火山

(图片来源google)
海底火山和海洋气候作用造成很多海洋奇观
如在距离澳大利亚东岸约1600公里的太平洋上,有一个小岛,叫做法尔康岛
1915年这个小岛突然消失,但是11年后它又重新冒出海面
这都是海底火山喷发和波浪作用造成的
有一种形状像烟囱的地貌,他们高低粗细各不相同,高的可以达到一百多米,矮的也有几米到几十米,这是海底热泉的喷溢口
因为不断喷出黑色的粉尘,被形象称为黑烟囱
烟囱的直径因喷溢口的大小而不同,小烟囱的口一般只有几十厘米
大烟囱的口可以达到几米,喷发剧烈的喷溢口四周的沉积物非常多
往往形成了小丘,高度达100多米

(图为喷涌黑烟海底黑烟囱)
那些看似冒烟的黑烟囱四周养育着种类和数量都十分丰富的海洋生物
从身体形态上判断,已经发现了许多新品种
比如海葵,罕见的蠕虫类生物,还有一些甲壳类动物
对深海热液喷口的研究是深海生命的研究的重要方向
通过对深海热液喷口的探索,有助于洞察地球内部的物理化学过程
海样生物
生命起源于海洋,海洋是大部分植物和动物的家园
海洋生态系统规模绝不输于陆地
从微小的单细胞生物到地球上最大的哺乳动物
形态各异,类别繁多

鲸(图)
我们熟悉的绝大多数海洋生命都是生活在浅海
诸如章鱼、鱿鱼和鳗鱼等其它鱼类以及海豚和鲸鱼在开阔的水域中游弋,而螃蟹、龙虾、海星、牡蛎和蜗牛则沿着海底爬行

像水母等缺乏行动能力的生物,大部分都随着风和水流四处漂流
带根的海洋植物,如海草,只能存活在太阳光芒能支持光合作用的深度,约200米
深海探索发现了大量生物生存,仅仅人类发现的鱼类就超过150种
而其他种类的生物更多,部分生物还进化出奇特的外形和发光能力
海洋生态对陆地生态有非常重要的调控作用



海洋探索的未来
人类对深海的不了解不是因为海洋难以了解,是不愿意付出了解的成本
无论是海洋探测或者是航天事业,都是对国家基础工业水平,以及各个行业的技术水平,加工水平的一种极大考验。
海洋和航天一样,一方面是探索资源,另一方面是扩张人类的认知,意义深远
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