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山东省科学院海洋仪器仪表研究所-利来娱乐官网app国际官网

发布时间:2020.07.13 作者: 出处: 编辑:【】【】

 很多人在第一次真正面对大海的时候,都无法用语言去描述它带来的震撼。当我们走在松软的沙滩,陶醉于浪花拍岸的声音及海鸥翱翔于海面、鱼儿畅游水中的情景时,会产生各种各样的疑问,比如:海底是什么样的?

没有什么是科学技术解决不了的,为了一睹海底奥秘,随着海洋探测技术的发展,潜水器应运而生,它有着坚固的耐压壳,耐压壳外还装有可减少航行阻力的外壳。艇上的蓄电池、高压气瓶等设备装在非耐压结构的外壳中,以提供一部分浮力。潜水器的动力装置一般用蓄电池为能源,系缆潜水器则通过电缆由母船提供电能。潜水器一般装有多个推进器,可朝不同方向运动。利用主压载舱、重量调整装置或纵倾调整装置来控制潜水器的稳定。还有氧气供给与二氧化碳吸收的环境控制装置。潜水器还根据需要装有罗经、深度计、障碍物探测声呐、高度深度声呐、方位探测听音机和各种水声通讯设备,以及供水下作业用的机械手、水下电视和照明设备,这些都离不开海洋技术,尤其是海洋声学技术和海洋光学技术的强力支撑。有了载人潜水器,海底世界中众多奇妙的景象逐渐呈现在人类的眼前。

1977年,美国地质学家搭乘“阿尔文号”载人潜水器,来到了东太平洋洋中脊海底考察,他们发现了一些奇妙的现象,在海底耸立着“黑烟囱”,而且有滚滚“浓烟”喷出。海底为什么会有黑烟囱呢?难道是外星人建立的工厂?更另科学家们不解的是,这些黑烟囱附近还有很多奇怪的生物,仿佛来到了一个魔幻世界。

科学家的多次实地探索,终于揭开了海底黑烟囱的神秘面纱。原来,这些“黑烟囱”喷出的并不是烟,而是温度极高的黑色流体。科学家将其称为“海底热液”,它们不断喷发从而形成了“黑烟囱”。这些“黑烟囱”的温度高达300--400℃,它们还具有很强的酸性,酸碱度(ph值)接近于我们平常食用的醋,达到2.8左右。

海底终年不见阳光,温度接近0°c。怎么会有“海底热液”呢?你一定想不到,它其实就是来自由冰冷的海水!原来,海底岩石并非完全密不透水,其中散布着我们肉眼不易察觉的缝隙。海水能通过破碎带向下渗透,渗入的冷海水受热后,以热泉形式从海底泄出。在冷海水不断渗入、热海水不断排出的循环过程中,洋底玄武岩中铁、锰、铜、锌等元素溶于热海水中,成为富含金属元素的热液而喷涌出来。由于洋中脊是大洋板块的分离部位,那里的岩石圈地壳最薄弱,因此又是地幔柱最好的突破口。热泉水带上来的物质多金属硫化物或氧化物,它们沉淀在热泉喷口周围,形成具有经济价值的“热液矿床”。海底热泉的发现,成为20世纪科学领域中最重要的事件之一。

由于高温热液与低温海水的混合,使热液的温度骤然降低,致使喷口处形成了大量块状硫化物的堆积。堆积物将喷口围成1-5千米高的圆形状,形成“黑烟囱”。在海底形成下粗上细、形态大小各异的“黑烟囱”。有的“黑烟囱”只有几厘米高,有的“黑烟囱”却高达10多米,足有几层楼那么高。一些“黑烟囱”的生长速度非常快,在18个月内能长高9米。这些主要由金属硫化物矿物组成的“黑烟囱”,富含铜、铁、铅、锌等多种金属元素。一些“黑烟囱”还含有金、银等贵重金属,简直就是一座会“喷金吐银”的宝库!

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之后,大西洋、印度洋、北冰洋及西太平洋弧后盆地也发现了许多“黑烟囱”及其热液硫化物,而东太平洋洋隆和大西洋洋中脊的“黑烟囱”研究程度相对较高。人们一直以为深深的海底毫无生机,然而这里的热液烟囱之上却聚集了大量的生物,这在当时的地球科学界和生命科学界都引起了巨大轰动:这个环境如此恶劣、极端的物理化学条件下,且没有任何食物来源,怎么还能出现物种?在深海热泉泉口附近均会发现各式各样前所未见的奇异生物,包括大得出奇的红蛤、海蟹、血红色的管虫、牡蛎、贻贝、螃蟹、小虾,还有一些形状类似蒲公英的水螅生物。即使在热泉区以外像荒芜沙漠的深海海底,仍出现了蠕虫、海星及海葵这些生物。

热泉生物能够生存完全是依靠化学自营细菌的初级生产者。在黑烟囱喷出的热液里富含硫化氢,这样的环境会吸引大量的细菌聚集,并能够使硫化氢与氧作用,产生能量及有机物质,形成「化学自营」现象。这类细菌会吸引一些滤食生物,或者是形成能与细菌共生的无脊椎动物共生体,以氧化硫化氢为营生来源,一个以「化学自营细菌」为初级生产者的生态系便形成了。依照研究热泉生物的了解,它们的生长速度非常快。以贝壳来说,由于它们是滤食性动物,会有鳃、消化系统及进出水口器官;可是海底热泉的贝壳不一样,它们消化系统及进出水口已经呈退化现象,海底细菌则会住在它们的鳃里面,等到繁殖多了,就会被贝体利用,于是贝壳的生长速度也变得非常有效率。

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“黑烟囱”与它周围数目众多的生命表明,除了已知的生命,世界上还有其他形式的生命,有氧环境和无氧环境中(细菌发酵)的生命。“黑烟囱”成为了解地球上生命形成条件的一扇新的窗口。甚至有科学家大胆猜测,地球上的生命就起源于海底“黑烟囱”,即“海底热泉生命起源说”。事实究竟如何,期待未来的海洋科学家给我们答案。


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