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(kuò)張的中心和新地殼產(chǎn)生的地帶，是地球上最長(zhǎng)、最寬的山系，首尾相連長(zhǎng)6.5萬(wàn)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?cè)阡佋O(shè)海底電纜時(shí)，發(fā)現(xiàn)大西洋中央比兩側(cè)高出了許多，1918年，德國(guó)科學(xué)家利用超聲波回聲測(cè)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(cè)深表明，整個(gè)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(lái)，人們又發(fā)現(xiàn)中央海嶺是一種全球性現(xiàn)象。1956年，美國(guó)科學(xué)家根據(jù)回聲測(cè)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(duì)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(zhǎng)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(shuō)認(rèn)為，在大洋中脊產(chǎn)生的新洋殼通過地幔熱對(duì)流“傳送帶”被運(yùn)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(qiáng)烈的擠壓運(yùn)動(dòng)，成為地球上地形起伏最大，火山、地震活動(dòng)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(wàn)平方千米，約占海洋總面積的22%。

哇！深海原來(lái)是這個(gè)樣子呀，真的是超出了我的想象。

是的，可也正因?yàn)樯詈＿@個(gè)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(lái)越迅速。但是海洋也會(huì)給人類帶來(lái)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(wú)數(shù)人的生命與財(cái)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(lái)了不同程度的威脅。

海底地震

地震是人類最難對(duì)抗的自然災(zāi)害之一，而地震不僅發(fā)生在陸地，海底也會(huì)發(fā)生。海底地震的發(fā)生還會(huì)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(yùn)動(dòng)。巖石圈板塊沿邊界的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)，海底地震及其所引起的海嘯，則會(huì)給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)難。

海嘯

海嘯是海底發(fā)生里氏震級(jí)6.5以上的地震（或強(qiáng)風(fēng)暴）所引起的海面巨大的波動(dòng)現(xiàn)象。海嘯可以掀起波長(zhǎng)數(shù)百千米，波速600～700千米/小時(shí)的狂浪，當(dāng)?shù)竭_(dá)海岸淺水區(qū)受阻時(shí)，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(huì)對(duì)人類的生命和財(cái)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(qiáng)烈地震，使印度洋掀起滔天巨浪，給人類帶來(lái)了空前的災(zāi)難。這一場(chǎng)由8.9級(jí)大地震激起的沖天海嘯，席卷東南亞、南亞、非洲等多個(gè)國(guó)家，波及印度洋東、北、西側(cè)海岸，造成有史以來(lái)最大的海嘯劫難，死亡人數(shù)有20余萬(wàn)，財(cái)產(chǎn)損失千億美元。

洋中脊火山活動(dòng)

洋中脊的火山活動(dòng)限于脊軸1000～2000千米寬的范圍內(nèi)?；鹕浇?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(kuò)張速度有關(guān)。慢速擴(kuò)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(kuò)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(kuò)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(huì)對(duì)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(lái)，人們?cè)诒贝笪餮蟀锻馍畈垦蟮走M(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)洋底存在著一種間歇、突發(fā)的極強(qiáng)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(qiáng)流過后，洋底地貌明顯改觀、重組，就像被臺(tái)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?cè)阡佋O(shè)海底電纜或進(jìn)行水下工程時(shí)，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(diǎn)。但實(shí)際上深海風(fēng)暴會(huì)通過強(qiáng)渦流的攪動(dòng)將有害物質(zhì)向上遷移，并在大洋上層水體擴(kuò)散，對(duì)人類造成意想不到的危害。

自古以來(lái)，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(guó)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(wú)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(jiǎn)直就像“熱帶雨林”。

20世紀(jì)初，就有人推測(cè)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(guó)為檢驗(yàn)深埋地下核廢料的安全程度，組織了“地下科學(xué)計(jì)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?cè)谑豌@探和大洋鉆探時(shí)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(shí)每立方厘米沉積物中竟有1千多萬(wàn)個(gè)活細(xì)菌。顯然，在地殼深部存在一個(gè)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(wàn)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(zhǎng)期處于休眠狀態(tài)，都是些超高齡生物。有人對(duì)4千萬(wàn)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(lái);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?yàn)樗鼈儾粌H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(dòng)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(wú)論在生物學(xué)理論或者生物技術(shù)實(shí)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(guó)深海潛水器“阿爾文”號(hào)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(lái)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(gè)大氣壓的海水中，竟存在著一個(gè)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(jiǎn)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(wàn)倍。體長(zhǎng)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(zhǎng)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(wú)需光合作用，無(wú)需以植物作為食物鏈的基礎(chǔ)，在這里地?zé)崮艽媪颂?yáng)能，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(lái)維持生命活動(dòng)，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(huì)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(dú)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(guó)數(shù)字科技館）