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深海探秘

2015-04-09韩小佗

科学家 2015年2期
关键词:潜水服潜水器潜水

韩小佗

2005年迪士尼推出了一部名叫《深海异形》的纪录片,曾执导过《异形》《泰坦尼克号》等经典影片的奥斯卡大导演詹姆斯·卡梅隆此次将他的独特视角伸向了无尽的海底,全片在太平洋和大西洋的深海拍摄,运用最为先进和精准的电影处理技术,再配合IMAX-3D方式呈现,试图真实地带领观众领略“另一个世界”的波澜壮阔。影片虽然是一部纪录片,但依旧不妨碍人们对它的喜爱,因为影片不仅展示了一个之前从未被纪录成光影的世界,也让人们有了更多对于深海的了解和认识。在人类早就踏上月球的今天,人们对深海的了解还都远远不如太空,深海蕴藏着的无穷的秘密和未知,正等待着人类去不断探索和发现。

真实的深海海底

我们这个星球表面70.8%的面积都被海水覆盖,海洋的平均水深是3800米,其中超过2000米的深海区占海洋面积的84%。而国际上对深海的定义是1000米水深以下的海洋区域,同时,人们把水深6000米以下的海沟称作超深海。海底的地形极其复杂、起伏巨大,远远超过地面地形。在海底既有深达万米以上的海沟,也有隆起的海底火山。我们先大致了解一下深海的地形。

深海平原是大洋深处平缓的海床,是地球上最平坦和最少被开发的地段。它们通常位于3000米至6000米的深处,在大陆架和大洋中脊之间,延展数百公里宽。它们的起伏通常很小,每公里相差10厘米~100厘米。深海平原大约覆盖了海洋面积的40%,在大西洋分布最多。深海平原形成的原因科学家们说法并不统一,但是沉积物的覆盖是一个重要原因。在广阔的深海平原蕴藏着大量可能成为未来矿产来源的重要能源,比如铁、镁、铜等。

深海丘陵是大洋底部高度小于海山的水下丘陵或山岗。它一般高出周围洋底数米至数百米,分布于水深3000米~6000米处。单个的海丘底部宽约数公里,外形多属圆形、椭圆形,有的呈长条状延伸。有的海丘上有两个或多个峰顶。在深海平原的边缘丘陵常成片出现,被称为深海丘陵区。

深海大峡谷是海底绵延数万千米的山脉。海底峡谷大多分布在大洋边缘的大陆架外沿,峡谷蜿蜒弯曲,谷底向下倾斜,往往从浅海陆架或陆坡上部,一直延伸到水深达2000米以上的陆坡底部。从总的物理特征来讲,海底峡谷与陆地上的峡谷是相似的。峡谷的形态呈“V”字形,谷壁高而陡,谷底向大洋方向倾斜,谷壁多岩石。关于海底峡谷起源的争论一直延续到现在,仍然没有一个科学统一的答案。数百米以下的深海底部,是一个相当宁静的世界。可是,究竟是在什么样的力量作用下,能造成如此宏伟巨大的海底峡谷呢?这些海底峡谷形成于何时呢? 这些疑问都等待着人类的进一步探索和发现。

如何下潜

抹香鲸是体型最大的齿鲸,体重可超过50吨,是潜水最深,潜水时间最长的哺乳动物。让我们跟随一头正忙着在海面上呼吸的抹香鲸开始我们的深渊之旅,一会儿它会下潜到1000多米深的水下觅食,那里的压力是海平面压力的100倍之多,会把它的肺挤压到只有正常大小的1/100。然而我们想要跟随这头抹香鲸下潜的话,就必须拥有最先进的潜水艇和潜水设备。

水中含氧量较低,在潜水时必须携带气瓶以保证正常呼吸。但鲜为人知的是,气瓶中装的不是纯氧。大多数气瓶,里面所装载的气体成份与自然空气相同;深海潜水用的气瓶,多采用氦-氧混合气体。

三联表是专业的深潜装备。一般的防水表并不能用以潜水,潜水表一定要符合严格的规定,并非防水性够强就能叫做潜水表。三联表能帮助潜水员及时了解潜水时所处的深度、气瓶内所剩压力及方向。

潜水服是无论浮潜还是深潜都必备的装备。潜水服是由封闭的微孔橡胶及两层合成纤维构成,厚度达1毫米~6毫米不等。它不仅能起到保暖作用,同时也能保护潜水员免受礁石或有害动物植物的伤害。通常情况下,水温低于20℃穿湿式潜水服;水温在10℃以下穿干式潜水服。

一般的潜水服只能在几十米深的海水中活动,若超过百米的话就会十分危险,因此人们设计了专门的深海潜水服,最新的深海潜水服由全铝合金制成。厚度达12厘米的外壁保护着潜水员能够在深海不至于被那巨大的压力所伤害。它的造价十分昂贵,每套都高达百万欧元。即使如此,身着深海潜水服也只能下潜到水下300米左右。

上面我们提到的潜水装备都是人类在相对较浅的深度所用,而假如想和我们的抹香鲸一样到达那么深的海底就必须得有深海潜水器。深海潜水器具有极强的抗压能力,海水中每向下增加10米,水压就增加1个大气压,例如水深4千米处每平方厘米就要承受400公斤的压力,普通的潜水器会像踩易拉罐那样被压扁。尽管下海如此之难,但是人类也从未停止对深渊的探索。公元前4世纪的亚历山大大帝就亲自设计了潜水钟,把人类送到了海底;达芬奇不仅仅是位著名的艺术家,他也设计了人类历史上第一套潜水服;而最初的潜艇等都是按照《海底两万里》中的描述设计的。到了上世纪60年代,“的里雅斯特”号深潜器首次载人潜入11022米的马里亚纳海沟;1977年阿尔文号深潜器在太平洋海隆上惊奇地发现了热液生物群落。 1995年我国研制了潜水6000米的无缆智能机器人;而如今7000米试水成功的中国“蛟龙”号也跻身世界前列。不要认为如今人类可以“走”遍海下,饱览龙宫,事实上,尽管潜水器在不断革新,但是在深渊之中也不能停留过久,基本都是几个小时,最多也就是十几个小时,在水下行动更是十分困难,所以,人类对于深海的探索之旅也仅仅是开始。

中国:“蛟龙”号载人潜水器

2012年7月16日,为期44天的蛟龙号载人潜水器7000米级海试任务圆满完成,最大下潜深度是7062米,完成了两个小时的海底作业。

美国:阿尔文号深海潜艇

阿尔文号潜艇于1964年正式建成,至今仍在服役,被大多数人称作“历史上最成功的潜艇”。阿尔文号潜艇是世界上首艘可以载人的深海潜艇,在它的职业生涯中,近5000次的下潜次数创下载人潜水器的下潜记录,运送12000多名乘客到达深海,取回超过680公斤的样品,曾找到泰坦尼克号残骸等一系列成绩都证明了它是当之无愧的“潜水器之王”。

日本:深海6500潜水器

1989年建成的下潜深度为6500米的深海6500潜水器,水下作业时间8小时,曾下潜到6527米深的海底,创造了作业型载人潜水器深潜的新纪录。它已对6500米深的海洋斜坡和大断层进行了调查,并对地震、海啸等进行了研究,已经下潜了1000多次。影片《日本沉没》中曾多次出现该艇。

深海异形

现在我们有了可以到达深海的装备,让我们一睹深海的神秘世界吧。深海环境的特点是高压、黑暗、低温、缺氧。此外,海水腐蚀性和破坏性都不容小视。如果你认为在如此艰难的环境下深海世界一片荒芜的话那就错了。因为深海也被称为是最大的生物栖息地,那里生活着地球上一些最为“奇怪”的动物,在黑暗中闪光的鱼儿,一些远古动物的后代,以及你从未想象过的海底奇观等等,可以说根本不亚于陆地上的世界。

从海面开始下潜,气压不断增大,光线也会逐渐暗淡。而到了水下300米左右的时候,几乎一片黑暗,水温也迅速下降。这一层的水域被称为弱光层,生活在其中的动物种类非常繁多。这些动物出于生存的本能——尽量看清别的动物的时候不让别的动物看清自己,从而进化出了几乎完全透明的身体。

俄罗斯:和平号系列潜水器

俄罗斯是当前世界上拥有载人潜水器最多的国家,比较著名的是1987年建成的“和平一号”和“和平二号”两艘6000米级潜水器。它们带有十二套检测深海环境参数和海底地貌设备,最大的特点就是能源比较充足,可以在水下呆17小时至20小时,《泰坦尼克号》的电影里面很多镜头就是“和平号”探测的镜头。

法国:“鹦鹉螺”号

法国1985年研制成的“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度可达6000米,累计下潜了1500多次,完成过多金属结合区域,深海海底生态等调查,以及沉船、有害废料等搜索任务。

小猪章鱼,学名叫做“Helicocranchia pfefferi”,它的一个显著特征是眼睛下方有一个发光器官,能够产生橙色光线。研究人员在深海域拍摄到罕见的小猪章鱼,其外形与人类有非常相似之处:圆圆的身体、卷曲的“鬈发”,并且面带着微笑。

进入水下1000米,你就到了一个完全黑暗的世界,没有任何光线能够穿透这么深的海水,这个世界被冰冷的海水充溢,水温降到4℃左右,水压则是水面水压的100多倍。动物在这样的严酷的环境下生活开始困难起来,动物种类开始变得稀少。但是在这样一个伸手不见五指的世界中,只要你仔细耐心就能发现其实并非漆黑一片,黑暗中闪烁着各种微弱断续却眼花缭乱的光点,这些光亮全是动物发出来的。

在距离海平面大概3000米深的地方,我们到了海底最大的平原地带,被称为海底平原的地带绵延无边。这里的水压是水面水压的400多倍,水温也骤降到零下4℃,我们对月球表面的了解都比深海平原的了解要多。这片广阔的地方也是漆黑一团,借助潜艇的灯光你会发现这里有点像水下的沙漠,毫无生机,但是只要你仔细观察,这片看似荒芜的地方依然有生物存在。这里许多生物在科学上还是未知数,如此深的地方是海参、海胆、海蛇尾的天下,他们的数量极其庞大,成群结队地在海床上行进,把沉积到海底的任何可以吃的东西都吸进嘴里。

管状蠕虫是深海海底热液区的代表性物种,生活在海底火山附近,是一种大型动物,身长能达到1米~2米。它可能是最长寿的动物,有些已经活了250岁。

大王具足虫,或称为巨型深海大虱、巨型等足虫,是世界上体积最大的节肢动物门等脚目漂水虱科动物。大王具足虫大量生活在冰冷的大西洋2000多米的深海里。日本水族馆饲养的大王具足虫“1号”绝食5年零43天后死亡,这也是目前已知绝食时间最长的动物。

海百合是一种始见于石炭纪的棘皮动物,生活于海里,具多条腕足,身体呈花状,表面有石灰质的壳,由于长得像植物,人们就给它们起了海百合这么个植物的名字。人类已知的海百合有620多种,从浅海到6000米的超深海都能发现它们。

永无止境

对于科学家而言,地球上的生物毫无疑问最初是从海洋中诞生的,而等科学家们下潜到如此深的深海以后,发现如此广袤、贫瘠的深海居然有这样众多的生命,这让第一次踏上这片海底的科学家们大为震惊,他们惊喜地发现这些地方可以再次还原生命的起源。可以说每次深海探索都能刷新人类对深海的认识。深海潜水艇有过一个惊人的发现,在墨西哥湾海平面以下800米的地方,研究人员发现了一个20米长,有沙滩的水下湖泊,湖泊的周围好像还存在海水线,当然,本来在海水下面是不应该存在这些东西的,事实上那些看起来像海水线的褶皱是由于不同浓度的海水沉积而成,而所谓的沙滩是成千上万的贻贝的尸体。那是一个完全不一样的生态系统,一个不依靠太阳的生态系统,而迄今为止,我们只探索了深海的千万分之一,深海对于我们而言就像一个永无止境的深渊一样,谁又知道还有什么在等着我们去探索呢。

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