往马里亚纳海沟扔一块砖头

马里亚纳海沟是地球最低点，如果把喜马拉雅山脉放进海沟，还不能把它填满。

这样壮观的海沟究竟是怎样形成的呢？

地质学家认为，在地球板块的运动中，太平洋板块和亚欧板块相互挤压碰撞，结果密度较大的板块被推进地下，不断凹陷形成深沟。马里亚纳海沟环境险恶，在它的最深处漆黑一片，水压巨大，约1100个大气压，理论上能够瞬间将一辆坦克压成碎片。

据此，有人设想：如果往马里亚纳海沟扔一块砖头，会不会还没有沉到底就被压碎了？或者说，因为深海的海水密度大，这块砖头最后会悬浮在深海中吗？

这个问题真的需要研究一下。

在常规环境下，一块普通砖头在水中下沉的速度约为0.6米/秒。但如果把砖头扔进海洋，情况就不一样了。在深海的极端低温和高压环境中，或是海底火山喷发的情况下，砖头的下沉速度会受到很多复杂因素的影响。在马里亚纳海沟，情况会更加不同。

首先，我们从砖头自身和海水密度的角度来考虑下沉问题。在通常情况下，只要砖头的密度大于海水的密度，它就会不断下沉。一般来说，砖头的密度约为1800千克/立方米，海水的密度约为1025千克/立方米。虽然马里亚纳海沟海水的盐度极高，密度会大一些，但是无论如何，也大不过砖头的密度。从这一点来看，砖头会一直往下掉。

接下来，我们再从受力的角度考虑砖头的下降情况。砖头在海水中受到海水的浮力、自身的重力、海水的阻力三重作用。海水对砖头是有阻力的，阻力的方向朝上，而且砖头的下降速度越快，阻力就越大。不过，这个阻力始终超不过砖头所受的重力，即使这个重力会被浮力抵消一部分，也仍然会使砖头继续往下沉。也就是说，即使是在马里亚纳海沟，这块砖头还是要向下沉的。至于经过多长时间这块砖头才会触底，科学家测算的时间是2个小时左右。如果遇到洋流等问题，这块砖头的下沉时间会更久。

然后，我们再来看看这块砖头会不会被压碎。从压强的角度来看，海洋的深度每增加10米，压强大约增加1.03×105帕斯卡。马里亚纳海沟的深度约为1.1万米，砖头要受到巨大的压力，很可能会被压碎。但是，由于液体具有流动性，其内部各个方向都受到均匀的三向压力的作用，砖头受到的侧向压力约束了它受压后的横向变形，抑制了内部竖向裂缝的产生和发展。所以，在三向压力的作用下，砖头的强度和抗变形能力都有明显提高，也就不会出现被压碎的情况。不过，由于砖头并非一个球体，所以存在受力不均的情况，其外形可能会发生一定程度的变化。

总而言之，当我们往马里亚纳海沟扔一块砖头，2个小时至3个小时后，这块可能有一些变形的砖头大概率会沉到海沟底部。

（张秋伟摘自《知识窗》2024年第1期，Raven图）