科學家欲揭地球老“底”

張蓋倫

以“深”出名的馬里亞納海溝，吸引著世界各地的科學家前赴后繼、一探究竟。它位于西太平洋板塊邊緣，其南端的“挑戰者深淵”，更是地球表面最深點，深達10900多米，能把世界最高峰珠穆朗瑪淹得一點兒不露。

6月5日，中科院南海海洋研究所領導的馬里亞納海溝計劃（簡稱“馬溝計劃”）第二航次起航，目標直指“挑戰者深淵”。而在這之前，我國載人深潛器“蛟龍”號剛剛完成了今年在馬里亞納海溝的最后一潛。人類總是對“最”字頭的東西心懷向往。正在國際大洋發現計劃368航次執行科考任務的中科院南海海洋研究所特聘研究員、馬溝計劃首席科學家林間表示，科學家喜歡驚喜，而越是鮮有人至之處，驚喜可能越多。這是馬里亞納海溝的獨特魅力。

馬溝深度“遠近高低各不同”

憑啥唯獨挑戰者深淵這么深

全球海溝綿延近6萬公里，它們既是地表物質循環到地球深部的巨大“回收工廠”，更是世界上最大地震與海嘯等災害的發源地。

和喜馬拉雅山一樣，馬里亞納海溝也是地球最外層的板塊之間碰撞出來的。古老而沉重的太平洋板塊，一頭撞上并沉到相對較輕的菲律賓海板塊之下，在碰撞處形成深海溝壑。

馬里亞納海溝呈弧形，像一把大湯匙，嵌在北太平洋西部海床中。它全長約2500公里，寬度約幾十公里，至于深度，那是“遠近高低各不同”。海溝里，并非處處是“深坑”，林間說：“如果你能在海溝底部行走，你會遇到一些碩大的海山，動輒好幾千米高。”

馬里亞納海溝以東，有全世界最大的太平洋“超級海山群”。太平洋板塊向西俯沖，一些海山也隨之被“帶進溝里”。到了溝里的海山，就成了獨特的“深海棧橋”。所以，馬里亞納海溝里有些地方，深度也只有五六千米。

那么問題來了，為什么挑戰者深淵那么深呢？

答案要去地球內部找尋，不過科學家已提出了不同假設。

林間稱，最近研究表明，太平洋板塊在挑戰者深淵所受的下拽之力最大。不過，這股“洪荒之力”從何而來？“如果要得到答案，就要直面海溝，在挑戰者深淵放置海底地震儀，給地球做個高精度的CT掃描，通過‘體檢看它的深部構造。”林間說，這也是馬溝計劃的重要任務之一。

也有科學家認為，挑戰者深淵之所以如此深，是因為俯沖的太平洋板塊“被肢解”。在挑戰者深淵東部約150千米處，有一條板塊裂縫。裂縫以東的太平洋板塊龐大難以俯沖，而裂縫以西的小板塊則受周邊制約小，更容易俯沖，因此造就了挑戰者深淵。

再有一種理論叫“板塊后撤”。1.5億年“高齡”的太平洋板塊“身軀沉重”，邊俯沖邊往東后撤，這樣一來，海溝深度隨之加深。

但這些都只是假說。林間說，研究最深的挑戰者深淵，就是為了收集到直接的科學證據，尋求突破口，破解海溝之謎。

馬溝沒有發生過8級地震

是得天獨厚還是時候未到

超大地震會引發大海嘯，釀成災難。蘇門答臘島于2004年發生過9.2級大地震；智利在20世紀60年代發生過9.5級地震，2010年又發生8.8級地震；2011年，日本發生了9級大地震……

但是馬里亞納海溝似乎受到了偏愛。“從100多年的地震記錄來看，這里還沒有發生過大于8級的地震。”林間說。雖然7級地震在馬里亞納海溝并不鮮見，但8級地震是7級地震能量的30多倍。

在馬里亞納海溝，太平洋板塊以每年2～4厘米的速度俯沖，但兩板塊之間斷層上的介質不均勻，難免“狹路相逢會卡住”。我要往西，你偏偏擋道，卡得我動彈不得。這下可好，板塊內部巨大的彈性力無處釋放，日積月累，如同埋下定時炸彈，總有一天要拼個“你死我活”。一旦“卡點”破裂，被積累的能量沖破桎梏放了出來，就會造成大地震。板塊邊界的斷層被“卡住”的時間越長、范圍越大，地震也就越大。

那么為什么這么深的海溝，卻至今沒有記錄到超過8級的大地震呢？科學家們曾在這里實施大洋鉆探，在海底泥火山上發現了摩擦系數小的蛇紋巖。“可能是石頭在作怪。”林間解釋說，這些石頭“比較好說話”，也許成了斷層上的“潤滑劑”，讓斷層們可以心平氣和地互動。

“第二種可能，就和我們之前所說的‘板塊后撤有關。”因為板塊后撤，板塊之間就跳不了“貼面舞”，不密切耦合，被卡住的機會也小，超大地震自然也就不會發生。

但是，還有一種讓人“細思恐極”的可能——“也許是時候未到。”林間說，不是馬里亞納海溝不發生超大地震，而是它還在默默“憋大招”。畢竟，有科學儀器記載的地震歷史記錄只有100多年，而上一次日本9級大地震，就比許多日本科學家原先估算的大許多，其能量積蓄的時間可能是千年尺度。

海底最深處環境惡劣極端

為什么大家還都鐘情馬溝

地球科學家鐘情海溝，是要探索海溝與地震海嘯成因之謎。而其他學科研究者，同樣有想在馬里亞納海溝解決的獨特問題。

生物學家想知道生物在極端壓力環境下如何生存，1000個大氣壓的壓力可不是鬧著玩的，深淵大生物到底是怎么辦到的？工程師想知道自己設計和制造的設備，能否承受住這種極端壓力的挑戰，深海環境對浮力材料的要求更為嚴苛；物理海洋學家想了解世界最深處的海水如何流動、鹽度如何分層；當然，極限愛好者也雄心勃勃躍躍欲試，所以，不只科學家去，文藝圈的人也刷了一把存在感。拍《泰坦尼克號》與《阿凡達》的美國大導演卡梅隆就挺會玩，砸重金建載人深潛器，獨自下潛到馬里亞納海溝最深處，成為目前為止到過海底最深處的三人之一，被載入史冊。

中國載人深潛器“蛟龍”號，也是馬里亞納海溝的“老朋友”了。算上最近這一次，它已3次探訪馬里亞納海溝，完成了20次下潛。

6月5日，中科院南海海洋研究所的“實驗3號”船也踏上征程，開展新一輪實驗。科學家們將回收一批已經聆聽了世界各地地震的深海儀器，分析在深海中記錄到的珍貴資料，為挑戰者深淵下的地球內部構造作“診斷”，以解海溝之謎。

馬溝計劃是國際上首次在全球最深海溝處實施的以海洋地質與地球物理為引領的綜合海洋科學調查研究。林間笑言：“隨著我國海洋科技的發展，現在，有機會就要領跑，不能總是跟蹤嘛。”

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地球深淵生物超乎想象

潛水員曾在千米深的海水中見到過人們熟知的蝦、烏賊、章魚、槍烏賊、抹香鯨；在2000～3000米的水深處發現成群的大嘴琵琶魚；在7000多米的水層，發現僅18厘米大小的新魚種；在馬里亞納海溝最深處則很少能看到動物了。

假如人們不是親眼見到這許多的深海生命體，會覺得在極端氣壓環境下居然還有生物生存簡直是天方夜譚。因為，這些看起來十分柔弱的生命，首先要經受起數百個大氣壓的考驗。就拿人們在7000多米的水下看到的小魚來說，實際上它要承受700多個大氣壓力。

這就是說，這條小魚在我們人手指甲那么大小的面積上，時時刻刻都在承受著700千克的壓力。這個壓力，可以把鋼制的坦克壓扁。而令人不可思議的是，深海小魚竟能照樣游弋自如。在萬米深的海淵里，人們見到了幾厘米的小魚和蝦，這些小魚蝦承受的壓力接近一噸重。這么大的壓力，不用說是坦克了，就是比坦克更堅硬的東西，也會被壓扁。

深海中的生物在生態學上與我們已知的生物并不相同，可以說它們是存在于我們認知之外的生物，其進化方向上與我們已知的魚類相比發生了偏轉，與我們普遍認知的生物也已經大相徑庭。