深海探奇

青稞

深海和陸地一樣，有高山、丘陵、盆地和平原。如果能將海水舀干，首先映入眼簾的就是一條首尾相連的“巨龍”。這條被稱為“洋中脊”的巨型海嶺的面積約占世界大洋總面積的33%。深海平原位于洋中脊與大陸邊緣之間，而在大陸邊緣卻常伴有深邃的海溝。

海洋的平均深度約為3800米，洋底就是大洋地殼的上界面。太平洋的馬里亞納海溝是已知海洋的最深處，深達(dá)11034米?？茖W(xué)家根據(jù)海水深度將海洋從海岸線到大洋中心依次分為濱海、淺海、半深海和深海。

大洋中脊

大洋中脊是洋底擴張的中心和新地殼產(chǎn)生的地帶，是地球上最長、最寬的山系，首尾相連長6.5萬千米，可環(huán)繞地球1圈半。在大西洋和印度洋，海嶺位于洋盆中央，邊坡較陡，稱為“洋中脊”;在太平洋，海嶺偏居?xùn)|側(cè)，且邊坡較緩，通常稱為“東太平洋海隆”。冰島、亞速爾群島和阿森松島等是大洋中脊露出海面的脊頂。

很久以前人們認(rèn)為洋底是平坦的，就像巨大的平底鍋一樣。19世紀(jì)，人們在鋪設(shè)海底電纜時，發(fā)現(xiàn)大西洋中央比兩側(cè)高出了許多，1918年，德國科學(xué)家利用超聲波回聲測深儀發(fā)現(xiàn)大西洋中央明顯變淺，寬度竟有1000多千米。通過3年的測深表明，整個大西洋海底潛伏著一條與兩岸輪廓相似，呈“S”形的中央海嶺。后來，人們又發(fā)現(xiàn)中央海嶺是一種全球性現(xiàn)象。1956年，美國科學(xué)家根據(jù)回聲測深數(shù)據(jù)，編繪了全球洋底地形圖，圖上赫然呈現(xiàn)出一條橫貫全球、首尾相連的中央海嶺系統(tǒng)。

大洋中脊高于兩側(cè)洋底，相對高差2000～3000米。脊頂?shù)匦纹閸绮黄?，其上覆蓋的沉積物極薄或缺失，翼部多由海山群和深海丘陵組成。洋中脊的橫斷面呈很平緩的等腰三角形，自脊頂向兩側(cè)增厚，地形起伏也漸趨平緩，向外過渡為深海平原。

深海平原

深海平原，是大洋盆地中的平坦部分，水深為3000～6000米，位于大陸架與大洋中脊之間。其起伏通常很小，每千米相差10～100厘米。

大洋盆地是海洋的主體，水深一般為4000～5000米，位于大洋中脊與大陸邊緣之間，一側(cè)與中脊平緩的坡麓相接，另一側(cè)與大陸隆或海溝相鄰，約占海洋總面積的45%。

深邃海溝

海溝是海底狹長的深切凹地，多數(shù)海溝的水深都在7000米以上。海溝主要分布于太平洋周圍，并與島弧或海岸山脈形影相隨。板塊學(xué)說認(rèn)為，在大洋中脊產(chǎn)生的新洋殼通過地幔熱對流“傳送帶”被運往大陸邊緣，使大洋板塊與大陸板塊產(chǎn)生碰撞。但由于大洋板塊巖石密度大、位置低，在海溝區(qū)遇到大陸板塊阻擋而向下俯沖，逐漸消亡。因此，海溝區(qū)必然遭受強烈的擠壓運動，成為地球上地形起伏最大，火山、地震活動頻繁的地帶。

大陸邊緣是大陸與洋盆兩大自然地理單元之間廣闊的過渡地帶，是大陸在水下的延續(xù)部分?？偯娣e8000多萬平方千米，約占海洋總面積的22%。

哇！深海原來是這個樣子呀，真的是超出了我的想象。

是的，可也正因為深海這個樣子，讓人類吃了很多苦頭。

海洋是生命的搖籃，是人類藍(lán)色的聚寶盆，隨著科技的發(fā)展，人類開發(fā)海洋能源和資源的步伐越來越迅速。但是海洋也會給人類帶來難以抵御的自然災(zāi)害。例如，令人恐懼的海嘯和風(fēng)暴潮卷走了無數(shù)人的生命與財產(chǎn);海平面上升、海水入侵、赤潮、海底滑坡、深濁海流和深海風(fēng)暴等都給人類的生活和生產(chǎn)帶來了不同程度的威脅。

海底地震

地震是人類最難對抗的自然災(zāi)害之一，而地震不僅發(fā)生在陸地，海底也會發(fā)生。海底地震的發(fā)生還會引發(fā)海嘯，其破壞力比一般的陸地地震更大。那么海底地震到底是什么？只是普通的陸地地震轉(zhuǎn)移到了海底嗎？

海底地震是地下巖石突然斷裂而發(fā)生的急劇運動。巖石圈板塊沿邊界的相對運動和相互作用是導(dǎo)致海底地震的主要原因。海底地震一般發(fā)生在幾千米深的海底，所以一般的海底小地震，人們是很難察覺到的，但是當(dāng)發(fā)生大型地震時，海底地震及其所引起的海嘯，則會給人類帶來巨大的災(zāi)難。

海嘯

海嘯是海底發(fā)生里氏震級6.5以上的地震（或強風(fēng)暴）所引起的海面巨大的波動現(xiàn)象。海嘯可以掀起波長數(shù)百千米，波速600～700千米/小時的狂浪，當(dāng)?shù)竭_(dá)海岸淺水區(qū)受阻時，巨大的能量使波浪驟然升高，形成高達(dá)十幾米甚至數(shù)十米的“水墻”，沖上陸地后往往會對人類的生命和財產(chǎn)造成重大的損失。2004年底，蘇門答臘島西南岸外的海底發(fā)生強烈地震，使印度洋掀起滔天巨浪，給人類帶來了空前的災(zāi)難。這一場由8.9級大地震激起的沖天海嘯，席卷東南亞、南亞、非洲等多個國家，波及印度洋東、北、西側(cè)海岸，造成有史以來最大的海嘯劫難，死亡人數(shù)有20余萬，財產(chǎn)損失千億美元。

洋中脊火山活動

洋中脊的火山活動限于脊軸1000～2000千米寬的范圍內(nèi)。火山經(jīng)多次噴發(fā)而形成火山鏈，與中脊走向平行延伸，其形態(tài)及噴發(fā)周期與海底擴張速度有關(guān)。慢速擴張的火山鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的，可見枕狀玄武巖，每5000～10000年噴發(fā)一次;中速擴張的火山鏈比較連續(xù)，常見席狀玄武巖，每300～600年噴發(fā)一次;快速擴張的火山鏈?zhǔn)沁B續(xù)的，多半為席狀玄武巖，約50年噴發(fā)一次。

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深海濁流

堆積在大陸架邊緣的沉積物在暴風(fēng)浪、地震等因素的誘發(fā)下發(fā)生崩塌，迅速與海水混合形成泥沙混雜的“水下泥石流”，稱為“深海濁流”。由于它具有很高的密度，因此能以極快的流速沿著大陸坡下滑，其巨大的能量可切割大陸坡形成陡峭的峽谷，在峽谷口平緩地帶堆積成扇形的“濁積扇”。深海濁流會對海底設(shè)備造成極大破壞。

深海風(fēng)暴

20世紀(jì)80年代以來，人們在北大西洋岸外深部洋底進(jìn)行長期觀測。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)洋底存在著一種間歇、突發(fā)的極強水流，流速在幾天內(nèi)從每秒5厘米突增到30～40厘米甚至50～70厘米，水中泥沙物質(zhì)的濃度猛增4～10倍，而且水流常呈漩渦狀，猶如陸地風(fēng)暴。這種洋底渦流每年平均發(fā)生2～3次，每次延續(xù)2～5天。每次強流過后，洋底地貌明顯改觀、重組，就像被臺風(fēng)掃蕩過一樣，所以被稱為“深海風(fēng)暴”。

深海風(fēng)暴的發(fā)現(xiàn)表明大洋深處并不平靜，也不穩(wěn)定。人們在鋪設(shè)海底電纜或進(jìn)行水下工程時，不僅要防范地震、火山、滑坡和深海濁流等災(zāi)害，還要避免將水下建筑安排在潛在的深海風(fēng)暴易發(fā)區(qū)。過去人們總習(xí)慣將工業(yè)垃圾，特別是有害元素傾注到大洋深水區(qū)，認(rèn)為那里是深埋處理的最安全地點。但實際上深海風(fēng)暴會通過強渦流的攪動將有害物質(zhì)向上遷移，并在大洋上層水體擴散，對人類造成意想不到的危害。

自古以來，人類一直認(rèn)為深海是黑暗和死寂的地方。19世紀(jì)中葉，英國生物學(xué)權(quán)威宣稱：大海6000米以下水體停滯、缺氧，應(yīng)是無生命的大洋沙漠。直到20世紀(jì)60年代，人們依然認(rèn)為深海生物十分稀少。但是深海絕非“沙漠”，生物多樣性程度簡直就像“熱帶雨林”。

20世紀(jì)初，就有人推測深部地層水中有硫酸根細(xì)菌存在。70年代，蘇聯(lián)在西伯利亞通過大陸超深鉆在11600米處發(fā)現(xiàn)有厭氧細(xì)菌，但被認(rèn)為是從地面帶下去的。

1987年，美國為檢驗深埋地下核廢料的安全程度，組織了“地下科學(xué)計劃”，通過嚴(yán)密防范措施，在地下2800米處發(fā)現(xiàn)了活的細(xì)菌。

90年代后，人們在石油鉆探和大洋鉆探時分別在北海和太平洋海底深部地層的各類巖樣，甚至在玄武巖火山玻璃中都發(fā)現(xiàn)了微生物，有時每立方厘米沉積物中竟有1千多萬個活細(xì)菌。顯然，在地殼深部存在一個覆蓋全球的深部生物圈。經(jīng)過匡算，地球深部的生物量竟達(dá)到地球表層的1/10，約占全球微生物總量的2/3。

“萬歲”的古細(xì)菌

在深部生物圈極端特殊的條件下存在著許多化能自養(yǎng)微生物，它們新陳代謝極端緩慢，極少消耗能量，長期處于休眠狀態(tài)，都是些超高齡生物。有人對4千萬年前密閉在琥珀中蜜蜂體內(nèi)的細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)后，細(xì)菌居然“活”了過來;又有人在新墨西哥州地下600米處，2.5億年前的結(jié)晶鹽中找到了處于假死狀態(tài)的細(xì)菌。人們將此類“嗜極微生物”統(tǒng)稱為“古細(xì)菌”，其中有嗜熱硫細(xì)菌、甲烷細(xì)菌及嗜鹽細(xì)菌等。

盡管古細(xì)菌與我們熟悉的“真細(xì)菌”相似，但深入研究后發(fā)現(xiàn)它們應(yīng)劃歸“另類”。因為它們不僅具有特殊的細(xì)胞膜，還具有異樣的基因，只有44%與真細(xì)菌相似。它們與常見的動物、植物和原核生物（細(xì)菌）并不相同，代表了一種新的生命進(jìn)化譜系，無論在生物學(xué)理論或者生物技術(shù)實踐中都有著極為廣闊的科研前景，并為生命起源提供了一條嶄新的思路。

熱液生物群

1977年，美國深海潛水器“阿爾文”號在洋中脊地區(qū)發(fā)現(xiàn)了從海底冒出濃煙般的熱泉，這是來自“地獄”的“炊煙”。更令人難以置信的是，在噴出熱泉的“黑煙囪”周圍水溫在250～350℃之間、265個大氣壓的海水中，竟存在著一個極為奇特、黑暗而酷熱的生命世界。在那里活躍著蠕蟲類、蛤類、蟹類、蝦類、蔓足類、魚類和硫細(xì)菌等各類生物種群，簡直讓人眼花繚亂。此后，在世界各大洋，甚至地中海和沖繩海槽等30多處海區(qū)都發(fā)現(xiàn)了這種熱水生物群落。

大西洋海底的深海熱泉

深海熱液區(qū)生物的密度比周圍高出1～10萬倍。體長20～30厘米的白色巨蛤，沒有眼睛但到處亂竄的白色蟹，依附在黑煙囪管壁生長的熱水蝦以及漫游各地的魚類等，這些生物體內(nèi)都充滿了硫細(xì)菌，這是熱液生物群落食物鏈的基礎(chǔ)。

深海熱液生物群落 攝影/于瑄

深海熱液生物群落的發(fā)現(xiàn)極大地震驚了全球科技界。這表明地球上存在著另一類生命系統(tǒng)，它們無需光合作用，無需以植物作為食物鏈的基礎(chǔ)，在這里地?zé)崮艽媪颂柲?，在黑暗、酷熱的環(huán)境下靠完全不同的化學(xué)合成的方式來維持生命活動，這就是黑暗世界的食物鏈系統(tǒng)。

冷泉生物群

深海“黑暗食物鏈”并不以熱液為限。在大陸坡、深海區(qū)分布著天然氣水合物，即可燃冰。一旦海底升溫或減壓，可燃冰就會釋放出大量甲烷，可以在海水中形成甲烷柱，也被稱為“冷泉”。

冷泉生物群中的管狀蠕蟲

冷泉是海底可燃冰的產(chǎn)物之一，在冷泉附近往往發(fā)育著依賴這些流體生存的冷泉生物群，又被稱為“碳?xì)浠衔锷锶郝洹薄?/p>

這也是一種獨特的黑暗生物群，最常見的有管狀蠕蟲、雙殼類、腹足類和微生物菌等。尋找冷泉及其伴生的黑暗生物群是確認(rèn)可燃冰存在的有力證據(jù)。

（本文源自中國數(shù)字科技館）