科普故事 深海底部的科学发现
产品简介: 人们从前以为,永久漆黑的深海是没有运动、没有生命的死寂国际。跟着探究的深化,人们发现深海不光地势崎岖,充盈着水流和生命活动,并且充满了幻想不到的奥妙。 1979年,美国的载人深潜器“阿尔文”号在东太平洋进行深潜调查时,发现海底有2米高的“黑烟囱”向上喷出滚滚浓烟。本来,这是进入地壳的海水与上升的岩浆触摸后,构成的富含金属元素的热液,即深海热液。350℃的高温热液向上喷出,在遇到海水冷
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人们从前以为,永久漆黑的深海是没有运动、没有生命的死寂国际。跟着探究的深化,人们发现深海不光地势崎岖,充盈着水流和生命活动,并且充满了幻想不到的奥妙。
1979年,美国的载人深潜器“阿尔文”号在东太平洋进行深潜调查时,发现海底有2米高的“黑烟囱”向上喷出滚滚浓烟。本来,这是进入地壳的海水与上升的岩浆触摸后,构成的富含金属元素的热液,即深海热液。350℃的高温热液向上喷出,在遇到海水冷却沉积后,所含的硫化物构成了像“黑烟囱”相同的景象。人们由此估测,深海热液是岩浆活动的副产品。尔后,又经过30年的勘探,全球累计发现500多处活动的热液口,其间,一半散布在板块扩张的大洋中脊,一半散布在板块爬升的火山弧一带。
除了岩浆活动,上地幔的橄榄岩在洋中脊或许爬升带出露,与海水发生化学反应,也能发生热量而引起热液活动。不过,这种热液温度只要40℃到90℃,被称为低温热液。2000年,“阿尔文”号在大西洋中脊邻近发现了方解石等构成的“白烟囱”。“白烟囱”便是低温热液的产品,能构成10米到60米的尖塔。
比深海热液散布更广的是冷泉,也便是天然气水合物的甲烷泄出口。在深海海底高压低温的条件下,甲烷十分简单被包在水冰分子里,构成天然气水合物(可燃冰)。可是水合物在海底并不安稳,温度压力稍有改变就会放出气体,构成冷泉。
热液和冷泉从海底自下而上向海水运送物质,海水自上而下向地壳浸透、海底板块向下爬升,在深海海底构成双向运动的物质和能量交流。
热液生物群也是20世纪海洋科学的重要发现之一。1977年,也便是发现“黑烟囱”的两年前,人们在东太平洋发现了热液生物群。热液动物中,有螃蟹,有30厘米长的白色大贝壳,还有长着赤色鳃状羽、成簇成长的管状蠕虫,等等。管状蠕虫没有消化器官,也没有口和肛门,以体内共生的硫细菌进行化学合成为生。在无阳光、无营养的大洋深处,热液生物群生计的根底是细菌。细菌依托热液的热量和深源的硫化氢,经过化学合成制作有机物,支撑管状蠕虫等热液生物的生计。管状蠕虫引来以它们为食的软体动物和鱼类,又为微生物供给生计条件。就这样,深海水底的“漆黑食物链”得以构成。热液生物群的发现,推翻了人们曩昔对生命有必要依托太阳才干生计的根本知道。1983年,墨西哥湾深海海底,在水温只要4.5℃的冷泉口发现了管状蠕虫簇,伴有成堆的贻贝、小虾和海参等,也构成了与热液口相似的“漆黑食物链”。
深海探究发现,不只太阳能够终究靠叶绿素的光合作用在氧化环境下制作有机物,构成人们熟知的“万物成长靠太阳”的生物圈;在漆黑的深海海底,还存在依托地球内部的地热能,经过微生物的化学合成作用,在复原环境(即没有氧气的一起存在很多复原性物质,如甲烷、硫化物等)制作有机物的第二生物圈。这个发现,对人们知道和探究生命来源和地外生命发生了严重影响。
地幔占地球体积的4/5、地球质量的2/3。可是,隔着地壳,至今谁都没见过原位地幔的真面目。大陆地壳的均匀厚度为30千米左右,大洋地壳的均匀厚度只要7千米左右,而深海地壳的均匀厚度只要大陆地壳的1/5,所以,能够说深海底是间隔地球内部最近的地表。尤其是洋中脊和爬升带深海沟,是地球内部和表层交流物质和能量的通道,也是人类勘探地球内部的最佳切入点。
早在60多年前,学术界就从前建议过钻穿地壳、探究地幔的“莫霍方案”,但由于对技能和经费要求过高,直到今日这项方案仍是地球科学界未圆的梦。近年来,深化海底探究地球内部的需求和呼声逐年增加。地球体系科学理论把地球看作“牵一发而动全身”的完好体系,着重研讨地球表层和深部的相互作用,以为地球内部的水、碳循环和地球表层是相互连接的,并且储量远超地球表面。能够信任,跟着科学研讨的深化,从深海探究地球内部会成为科学界的热门,人类对深海和地球的知道将进一步拓宽。