我们知之甚少的海底大河

远在海面之下的海床正被底泥的河流冲刷，这些海底河流可能来自大陆，流经数千英里。

这条河从陡峭的山谷飞流直下，绕过一座座巨石，然后在一片广袤的平原蜿蜒绕行。河流之湍急，和凿出大峡谷的科罗拉多河不相上下。然而这个壮丽的自然景观从来没有出现在任何旅游照片里，也不会在任何地图上被标出。因为它在太平洋水面下3.2公里。

从加利福尼亚海岸延伸开来的蒙特雷海底峡谷正是数百万年来被这种奇特的“海底河流”塑造而成。在峡谷口外，水流在海底冲出一道深谷，延伸322公里之远，然后倾泄在大洋深处的平原上。

全世界所有的海床都有类似冲刷而成的渠道。在亚马逊河、刚果河以及孟加拉河等，都可以发现它们的踪迹。它们中最大的有几英里宽，数千英里流经大洋深处，为生活在那里的动植物提供养料。但是在我们这个星球上这些海底河流却是最不为人知的现象。

在很多方面，海底河流和我们在陆地上看到的河流很相似。它们都有一边一个的河岸。小一些的被称作“支流”的河流流进大一些的河流里。这些河流在海底冲出一个个河谷，它们沿着蜿蜒的路径一路向前，甚至改变流向，结果形成像牛轭湖的河段。最后，它们流入大洋深处的平原地带，就像流入一个河口一样。

“如果你把水抽干，它看上去简直就是一个弯弯曲曲的河流系统，只是两岸没有树木而已。”丹·帕尔森斯说，他是英国赫尔大学的沉积学家，为研究海底河流走遍世界。

这些水下河道几乎全然不为人知，直到上世纪80年代，在对海底做声纳制图时它们才开始走入人们的视野。许多海底河流来自像亚马逊河和刚果河这样的大河河口，在海底厚厚的沉积物中崎岖前行。同时，科学家们把它们比作陆地上成熟的水系，比如密西西比河下游地区。

在大陆架上冲凿而成的水下河谷就像一个河流体系的源头。河流从那里流进一条条弯弯曲曲的河道，这些河道随大陆架上下起伏。

顺着这些海底大河而流的不是淡水，而是沿海床河道蜿蜒前行的泥沙。

科学家们在河道的沉积物打钻取样，沉积物芯显示出它们是由流入河道的沉积物不断堆积而成。

顺着这些海底大河而流的不是淡水，而是沿海床河道蜿蜒前行的泥沙。每个颗粒由于自身的重量而在水里不停翻腾。如同山间发生的一场雪崩，一条新的水道在大陆架上骤然开流，速度越来越快，势头越来越猛，直到它像液体流动不停。一条海底河一旦开流，流动一次会持续数周甚至数月，一次带动的泥沙沉积物抵得上全世界陆上河流一整年所冲运的量。

“沿着这些河道顺流而下的更像雪崩或火山碎屑流。”帕尔森斯说。然而，要研究深海之下的这些流变过程是极其困难的。“当你要把它们和我们已知的陆地上的河流相比较时，我们真的无法给出这些海下河流的规模。”帕尔森斯说。

对此，部分原因在于研究深海环境的难度。许多河道都是在距离海面2公里多的深处，可能会流至4公里的深度。想要到达这样墨黑一片的海底深处，需要用特制的可遥控深海潜艇。

更糟的是，这些海底河只是间歇性地流动。一段急流过后，河道可能停流好几个星期，好几个月，甚至数年。科考船配备有用于深海探测的遥控水下机器人，但一天的花费就需25000英镑。所以能够研究这些海底流的科学家寥寥无几。

“以前人们就是没有去实地观察的能力。”杰夫·匹科奥说，他是英国利兹大学的一名沉积学家。“事实上，我们对于月球另一边所拥有的分辨率要好于海洋。我们对这些水下河流知道得太少了。”

多年来，研究人员不得不依赖实验室模拟的手段，在大型箱体里把海水和建筑石膏或灰泥混在一起以制造浊流。回放这些试验的录像可以看到这些浊流和崩塌或火山碎屑流很相似，沉积物沿箱体底部翻腾。

现在一小群无畏的研究人员开始探究这些深海河道，更清楚地了解它们的活动方式，以及在它们周围都生活着什么。“我们现在所处的阶段有实地全规模测量海底流的技术，”帕尔森斯说，“不久以前这还是不可能的。”

“在蒙特雷，我们反复给海底峡谷制图，看它如何随时间变化。”帕尔森斯说。他的团队正使用自主水下航行器观察海底流如何改变海底形态。 帕尔森斯在英属哥伦比亚外海也做过类似的研究。在那里，冰川融水和山里的积雪把沙泥冲到加拿大比特湾顶部的三角洲，在那里一泻而下形成一股强大的“浊流”流入水下河道。“浊流”被作为这些含沙河流的名称。

在一项2010年公布的研究中，匹科奥和帕尔森使用一个水下机器人探测流过黑海海底的一条深海河道。在这里，他们发现有另外一种水流在冲刻河道，这是盐水流，源自地中海，经过窄窄的博斯普鲁斯海峡溢入黑海然后进入海底河道。

因为地中海的海水比黑海的水更咸、密度更大，所以一路上它和其他水保持分离，以每小时6.4公里左右的流速流动。每过一秒就有22万立方米左右的水流经这个河道。

2013年，蒙特雷湾水族馆海洋生物研究所的查理·保罗和他的同事们利用遥控潜水器探测一个相对小一点的海底峡谷，这个海底峡谷距离加利福尼亚海岸仅仅几英里。遥控潜水器用绳子系在上方大约400米的海面的一艘船上。在事先没有一点征兆的情况下，一股浊流奔腾而下流入峡谷，遥控潜水器也被挟裹其中。一个遥控潜水器的操作者把这个经历描述为就像“遥控一架正处龙卷风中的潜水器”，这个五吨重的遥控潜水器从海底被拽了上来侧推而行。

这些沉积物流动时产生的巨大力量本身就让对它们的研究成为一个挑战。

从发回的视频图像来看，一股密集的泥水在峡谷里奔腾翻卷，可以看到从上游海床撕开的丛丛海带急速冲过。但是还没有来得及再了解更多情况，他们就不得已把遥控潜水器从那里拉开，担心它的系绳被扯断。

南安普敦大学的埃丝特·萨姆纳于2014年所做的一项分析显示这种从上到下厚达90米的沉积物流以每小时6.1公里的速度在海底峡谷流动。然而这相对来说还算是小的。

在对更大规模海底流的研究方面，蒙特雷湾水族馆海洋生物研究所的海洋学家现在引领着新技术的发展。他们已开发出声学“流速照相机”，可以用来测定这些浊流流出流入蒙特雷海底峡谷的速度。

他们做出“聪明石头”：沙滩排球大小的仪表阵列，也叫做海底事件探测器或床。这些东西可以放在海底河道的河床上。当沉积物流倾泄而至时，它们被卷起带走。发回的信息显示了它们如何翻滚，如何漂流，又如何从河床抬升。

然而，这些沉积物流动时产生的巨大力量本身就让对它们的研究成为一个挑战。2016年1月，保罗和他的团队损失了一个固定的检测装置，连带一个一吨重的三角架。当时，一股强大的沉积物流以每小时19.3公里速度冲下蒙特雷海底峡谷。通过跟踪其信号灯发出的声音，他们最终还是找到了它，这时距离原来的位置有三公里，几乎完全被埋在泥里。当他们设法把它拽出来后，他们发现框架上的钢板已被压弯变形，被磨成了刀尖；三角架顶端的碳纤维和钛金属浮标也严重锈蚀。十个月后，他们又以同样的方式损失了第二个三脚架，后来在又一起事件中，他们看到整套工具被拖离原位7.1公里。

面对这种破坏力，很难想象沿这些海底河道能有什么生物存活。然而，有一些物种，至少看上去生机勃勃。

在这些河道底部随处可见蜗牛、蛤、甲壳纲动物、海胆、海参和各种各样的虫子。

“这些沉积物流对海底峡谷的生物多样性有着重要的影响。”路易斯安那大学海洋联合会的克雷格·麦克莱恩说。他也是蒙特雷海底峡谷研究团队的一员。“对于有些物种，这种干扰反而促进了它们的数量快速增长，对于另外的物种来说，其数量下降。这要看一个物种是不是那种长得又快繁殖又快的‘野草’式物种。”

得益于和蒙特雷湾水族馆海洋生物研究所研究人员吉姆·巴利的合作研究，麦克莱恩有证据显示海底河道的河床上布满蜗牛、蛤、甲壳纲动物、海胆、海参和各种各样的虫子。而且，除了峡谷提供的安全外，沉积物流携带的各种营养物以及氧气似乎也有助生物在大洋深处相对来说贫瘠的地方存活下来。

为了解真相，科学家也研究了史前海洋下形成于沉积物流的沙石。那些石头上的洞孔说明小虫子曾经钻入沉积物藏身。“对于沉积物流来说，情况似乎是它们不仅把氧气和营养物带到深海，同时它们也随身带来生物，”匹科奥说。“这些虫子是从较浅的水域冲下来的，待风平浪静时便在沉积物里生活，直到用尽氧气。”

萨姆纳在2016年所做的一项试验说明多毛类的虫子——那些颜色鲜艳的海洋生物，长满短毛形如烟斗通条——可能在一路颠簸之后毫毛未损地幸存下来。生活在沉积物里的有机物可能跟这些海底河流动的方式一样发挥着重要作用。

英国班戈大学的哈科·巴斯和同事们在2015年所作的一项研究表明，生活在泥里的微生物有助于沉积物的集聚直至其最后毁灭。这就有助于解释为什么海底河表现出周期性流动的特点。

“最大的沉积物流很可能是沉积物大陆架上没法再堆积时引发的，”英国杜伦大学的地质学家皮特·塔岭说，“暴风雨引发的洪水或海浪可以导致水下的排山倒海。充满沉积物的淡水比海水密度大，所以直冲海底。”

这些都是威力巨大、破坏性极强的沉积物流。

“最极端的我们称之为‘峡谷冲洗式’浊流，”一直在英国南安普顿大学研究纳扎雷峡谷的乔西·艾琳说，“这些可要猛烈多了，能从峡谷冲掉大量沉积物达数十立方公里，并把它冲运到深海海底。他们似乎已发生了成百上千年，但是还从来没有被直接观察过，对其特点我们所知甚少。”

发生峡谷冲洗式的浊流为罕见现象，但把它们搞明白仍然十分重要。首先，他们有助于把沉积物中大量的碳锁定在海底，这样就能稍稍放慢导致气候变化的温室气体的上升。

它们对我们的生活也有更直接的影响。今天，全世界几乎所有的互联网和银行交易都通过海底电缆进行，所以如果这些电缆被切断，将导致严重问题。连接美国和欧洲的电缆有许多正好穿过从纽芬兰南下的这同一条海底河道的路径。科学家估计1929年流进河道的沉积物流速达每小时93公里，它们挟裹着地震留下的泥沙碎石横穿海底1100公里。

“这些都是威力巨大、破坏性极强的沉积物流，”帕尔森斯说，“了解它们的活动规律很重要。”