海洋考察连线(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:周广双

出版社:武汉大学出版社

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海洋考察连线

海洋考察连线试读:

前言

地球是上百万种生物的家园,也包括我们人类。地球是目前人类所知宇宙中唯一存在生命的天体。我们必须认识地球,爱护地球,具有保护地球家园的意识,以回报地球母亲的无限恩赐。

地理则是指地球表面环境中各种的自然现象和人文现象,以及它们之间相互的关系等。地理环境空间广大,地理事物多种多样,地理关系错综复杂。我们每天享受着地球所带给我们的一切,然而又有谁能够清楚地知道我们生活的地球究竟是什么样子呢?

是的,地球所隐藏的奥秘,那简直是无穷无尽。从地表到地核,从沙漠到海洋,从高山到河流,真是无奇不有,怪事迭起,奥妙无穷,神秘莫测,许许多多的难解之谜简直不可思议,使我们对自己的生存环境是捉摸不透。破解这些谜团,就有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。

地球奥秘是无限的,科学探索也是无限的,我们只有不断拓展更加广阔的生存空间,发现更多的丰富宝藏,破解更多的奥秘现象,才能使之造福于我们人类的文明,我们人类社会才能不断获得发展。

为了普及科学知识,激励广大读者认识和探索地球的无穷奥妙,我们根据中外最新研究成果,特别编辑了这套《地理科学丛书》,主要包括地学、地球、地理、海洋、探险等方面的内容,具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。

本套作品知识全面、内容精炼、图文并茂,形象生动,通俗易懂,能够培养我们的科学兴趣和爱好,达到普及科学知识的目的,具有很强的可读性、启发性和知识性,是我们广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物,也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

海底“浓烟”之谜

1979年3月,美国海洋学家巴勒带领一批科学家对墨西哥西面北纬21度的太平洋进行了一次水下考察。当科学家们乘坐的深水潜艇“阿尔文”号渐渐接近海底时,透过潜艇的舷窗,他们看到了浓雾弥漫下的一根根高达六七米的粗大的烟囱般的石柱顶口喷发出滚滚浓烟。“阿尔文”号向“浓烟”靠近,并将温度探测器伸进“浓烟”中。一看测试结果,科学家们不禁吓了一跳:原来这里的温度竟高达近千摄氏度,经过仔细观察,他们发现“浓烟”原来是一种金属热液“喷泉”,当它遇到寒冷的海水时,便立刻凝结出铜、铁、锌等硫化物,并沉淀在“烟囱”的周围,堆成小丘。他们还注意到,在这些温度很高的喷口周围,竟形成了一种特殊的生存环境,这里就像是沙漠中的绿洲,生活着许多贝类、蠕虫类和其他的动物群落。

巴勒等人的发现引起了科学界的极大兴趣。美国密执安大学的奥温认为,这种海底“喷泉”可能与地球气候的变化有着密切的联系。

奥温在研究了从东太平洋海底获取的沉积物和岩样以后,发现在2000~5000万年前的沉积物中,铁的含量为现在的5~10倍,钙的含量则为现在的3倍。为什么沉积物中钙、铁等的含量这样高?奥温认为这可能与海底喷泉活动的增强有关。

据此,奥温又进一步认为,当海底喷泉活动增强时,所喷出的物质与海水中的硫酸氢钙发生反应,析出二氧化碳。已知现在的海底喷泉提供给大气的二氧化碳,占大气中二氧化碳自然来源的14%~22%。因此,当钙的析出量为现在的3倍时,大气中二氧化碳的含量必将大大增加,估计大约相当于现在的二倍左右。众所周知,二氧化碳含量的增加将会产生明显的温室效应,从而使全球的气温普遍升高,以至极地也出现温暖的气候。

在海底“浓烟”中还隐藏着什么秘密呢?对于科学家们新的发现,人们正拭目以待。

海洋中的淡水河

人们在广袤无垠的大海上航行,最大的遗憾莫过于眼睁睁地看着那清澈碧蓝的海水却不能饮用解渴。于是,常年生活在海洋上的水手、渔人渴望能有那么一个似水井的宝贝,只要将这个宝贝往大海里一放,那又苦又涩的海水就变成甜美可口的淡水,咕咚咕咚地往上冒,以滋润航海者那干渴的心田。

最先提出这个大胆而美好设想的是中国宋朝名叫周密的人。他写了本《癸辛杂谈》,书中描写了一个会造淡水的“宝贝”的故事。

故事说,有一家杂货店,院子一角放着一个奇特的东西。说它像大缸,可是没有底;说它似烟囱,却又太粗大。再仔细一看,发现它非竹亦非木,非金属亦非砖石。店主也叫不出它的名字,不晓得它的用途。因此,一直将它丢在墙角。

有一天,一名海船商人路过此地到杂货店选购物品,偶然发现这一奇物。他看了又看,摸了又摸,舍不得离开。

店主好奇地走来,问商人买不买此物。海商忙说:“买!你要多少银子?”

店主想敲这海商的竹杠,就说:“这是我店祖传的物品,非十两银不卖。”

海商二话没说,付了十两银,就叫人将奇物抬走。

店主纳闷问道:“你花那么多银子买此物何用?”

海商告之:“这是一件宝贝,名字叫‘海井’,是一口专造淡水的井。在海上,只要将它放到海里,就不愁没有淡水喝。”

说完,海商又取出一百两银子赠给店主。

这毕竟是人们的美好想像和传说。随着科学技术的发展,今天人们已造出了海水淡化机,将“画井解渴”的想像变成了现实。可是茫茫大海中,究竟有没有淡水呢?

1489年,意大利出生的航海家哥伦布在完成了第三次横渡大西洋的航行之后,向人们谈起这样一件事:在这次航行中,当他的船航行到南美洲委内瑞拉的奥里诺科河口外面时,船上的淡水几乎用尽了,干渴难忍的船员们为了争夺一点淡水而殴斗起来。激战中,一名船员被扔进大海。同情这名船员的人急忙拿起救生圈,正准备抛给落水的船员时,只听见这位落水船员惊奇地叫着:“淡水!淡水!”他不时喝着海水,又挥动双臂呼喊着。船员们顿时停止了殴斗,有的拿着水桶汲水,有的干脆跳入海中喝个够。

在海里遇见淡水河的事还有呢。曾经有一支日本捕鱼船队在南美阿根廷沿岸作业。当时,正值阿根廷革命战争爆发,船队不准靠岸补给,只好在拉普拉塔河口外面抛锚。几天过去了,船队的食物、淡水快用尽了,只得向岸上发报求救。很快,阿根廷派交通艇送来了粮食、蔬菜,却没送一滴淡水。船队只好再次向岸上发出了请求补给淡水的电报。回电却说:“贵船即在淡水之中。”“什么?我们明明泊在海上,哪会是在淡水中?”船员们将信将疑地提上一桶水,一尝,果然是淡水!

可见,这里又是一块海中的淡水区。

人们还发现,美国佛罗里达半岛以东海面上也有一块直径约30米的淡水区。看上去,它的颜色和周围海水不大一样,仿佛是深蓝色的软缎上镶了一块圆圆的绿宝石。摸一摸,它的水温和周围的海水也不一样,捧上一掬尝尝,一点也不咸。

如今,随着遥感技术的发展,人们利用红外航空摄影,又找到了许多大海中的淡水河。如日本若狭湾和千叶县东京湾侧一带海域就有淡水区。据查,仅太平洋夏威夷群岛附近浅海区就发现了200多处淡水渗水点。

在中国闽南的漳浦县古雷半岛东面,有一个盛产紫菜的小岛叫菜屿,距菜屿约500米的海面上也有一处奇异的淡水区,叫“玉带泉”。在广袤的大海中,四周海水皆咸,而唯独此处是淡水,过往的船只都到这里补充淡水,以解燃眉之渴。

说起这个“玉带泉”,还有一段民间传说。据《漳浦县志》记载:相传南宋行将灭亡时,杨太后携赵景、赵易二子由海路逃到福州,与陆秀夫、张世杰等大臣会合。后因元兵攻破了建宁府,福州危在旦夕。杨太后、陆秀夫等人率万余名士卒,乘船出海,打算迁到广东崖山建临时行宫。船行至菜屿时,晨饮乏水,杨太后就取少帝玉带投入海中,并祈祷曰:“天未亡宋,愿海中涌出甘泉。”话毕,甘泉即出。因此后人称其为玉带泉。

这段传说显然是没有科学依据的。那么,大海中的淡水河是怎样来的呢?

原来,濒临海洋的陆地表面渗入雨水后,如果地下的透水岩层或裂隙向海里倾斜,而且海底岩层又有不透水层,那么,渗入地下的水就会形成一个河流。在重力的作用下,这条河流就流入海底的地层下面。一旦遇到出口,地下水就会像泉水一样喷涌而出。像美国佛罗里达半岛那块淡水区的海底是一个锅底状的小盆地,盆地中间深约40米,周围的深度为15米至20米。盆地中央有水势极旺的淡水泉,昼夜不停地向海里喷涌着泉水。据科学家考察计算,这个海中淡水泉涌出的水量为每秒40立方米,要比陆地上的泉大得多。就这样,泉水在海中日夜喷涌,在风力流的影响下,从泉眼斜着上升到海面,从而形成了奇特的海中淡水河。

除了海底喷泉能产生淡水河之外,在流入海洋的大江大河的入海口,由于水量巨大,往往也能形成类似的淡水河。比如在非洲西海岸刚果河河口附近航行的船舶,虽然远离大陆150千米,却能在海洋里汲取淡水。原来在海水下面有一条宽阔的海底河谷,它是刚果河河槽的延伸。由于刚果河的流量和流域面积均占世界第二位,每秒钟流出的水竟有3.9万多立方米。大量的淡水不断沿着海底河槽向洋中涌来,所以就在海洋上形成了一片奇特的淡水区。前不久,人们在黑海西北部又发现了一处淡水区,其面积约为900~1000平方米,由于它位于多瑙河口,人们推测它可能是多瑙河延伸造成的。

20世纪80年代末,前苏联科学家在太平洋一个水域发现大片海底淡水。这种海底淡水不是海底泉水喷涌出的,也不是大河河口的延伸。科学家认为,这是降水积聚引起密度升高而造成的离子渗透现象。海底岩石中有水汽,沉到海底的降水中也有水汽。当沉入海底的降水团在水压作用下密度升高被压入海底岸石层时,水汽会产生异常高压,海底仿佛处于沸腾状态,淡化了的蒸汽水就会从海底不断渗透出来,形成了一条海底淡水河。

中国长江、黄河、珠江等河流的入海口也有淡水存在。中国大陆架海底也蕴藏着淡水资源。1993年1月,浙江省廊泅附近海域就发现了海底淡水资源。钻探结果证明,有8个砂层含淡水,单井出水量可达1000吨。这里的淡水是长江古河道的延伸。这些淡水资源开发出来,可缓解海岛淡水缺乏的状况。

水是人类的“生命之泉”。按用量标准最高的国家计算,每人每年需要1500~1800吨水。工业上生产1吨合成橡胶需要2500吨水,炼1吨钢要100吨水。农业上生产1吨稻谷要5000吨水。无论工农业还是人类生活用水都必须是淡水。据估计2010年,世界淡水用量约为70年代的3倍多!

地球上总储水量约13.6亿立方千米,但其中97.5%为海洋咸水,陆地上的淡水约占2.5%。淡水中又有约70%在南极、北极和雪山冰川,实际可利用的淡水只占淡水总量的0.34%。加上河流污染,实际能利用的淡水已出现危机。因此,开发利用海洋中的淡水资源已十分必要。20世纪60年代,美国地质学家就曾围绕海洋淡水的勘察和利用向世界各国海洋学家提出报告。他们认为,开发海洋中的淡水资源要比海水淡化来得经济。相信随着陆地“水荒”的日趋加重,人们是不会让大海中的淡水资源白白流掉的,海洋中的淡水资源也必将会得到充分的利用。

使人失踪的岛

有座使人失踪的岛位于加拿大,名为萨博岛。这个小岛方圆仅数英里,但人们都称它“恶魔岛”。

萨博岛之所以被称为“恶魔岛”,是因为最近300年来,这座岛周围的海面简直成了灾祸之地,前后大约有大小五百余艘船只,在那里莫名其妙地失去控制而沉没在北大西洋底,共有水手、乘客、渔民一万余人葬身鱼腹。据有幸逃生的人形容:当船只挨近“恶魔岛”时,人们便会听见令人心悸的哭声或呻吟声,有时还会看见一艘模样恐怖的“鬼船”在迷雾中急驶而来,这时,船只便会犹如陷入漩涡而失控,加拿大海运局的专家也告诫国内外的船只:“恶魔岛”实际上是比“恶名远扬”的百慕大三角洲更可怕的地方,不要轻易接近它。但“恶魔岛”的形成原因至今仍是一个谜。

来自海底的电视信号

据说在几千年前随着火山爆发而沉下海底的超级文明古国阿特兰蒂斯,并没有从这个世界消失,它目前仍然在大西洋深海某一处,而且还不断发出电视信号,向世人说明它仍然存在!

一位居住在北欧挪威的妇人碧姬·法兰克,就接收到了这么一个神秘电波,在她的电视机上清楚见到这个文明古国的近貌。

碧姬的古怪遭遇最先发生在某年的8月11日,当时她正坐在电视机前,欣赏她最喜爱的电视剧。

忽然画面受到一阵电波干扰,跟着出现的,便是一个她从未见过的海底景象。

这位33岁的妇人被电视上突然出现的神秘画面给惊呆了。她后来告诉笔者:“我饲养的猫也无故尖叫和四处跑来跑去,而电视机内的画面。就仿佛出自一套科幻电影,那座城市的建筑物是那么新颖和光亮,就如未来世界一样。”“当我凑近看时,见到海水覆盖在那座建筑上。”“我尝试按动选台键,但每一个频道都只收到同样的画面,我看了几分钟,它便突然消失了,而正常的电视节目也恢复过来。”

随后的每一个晚上,这景象不停重复出现,到了最后,任职于一家科学院做秘书的碧姬决定找专家来看一究竟。“我的上司是一位物理学家,于是我拿了几张我拍下的照片给他看。”碧姬回忆着。“他看了一会,便对我说,这个真的像‘阿特兰蒂斯。’”“接着他叫我去找华许斯博士,他也是全世界少数对‘阿特兰蒂斯’有深入研究的专家之一。他一见到照片,整个人几乎高兴得跳起来。”

这位兴奋莫名的考古学家,立即连同他的一位同事,历史学家夏拿·拉幸博士到碧姬家里观看她的电视。“它确是‘阿特兰蒂斯’,这绝对错不了。”拉幸博士说。“我们并不知道为何会这样,我们只知道那些出现在碧姬女士电视上的画面,的确就是那个失踪了千百年的古国。”华许斯博士说。“从那些画面上所见,它似乎是一度繁华的大城市,地点就在大西洋海底某处。“过去人们一直都认为阿特兰蒂斯只不过是个神话传说,但现在有了这些画像,便可以证明这个科技水准超越现在的文明古国,至今仍然存在。”

“盖奥特”之谜

海底平顶山在太平洋的中部至西部,即夏威夷群岛、加罗林群岛、马绍尔群岛和斐济群岛一带的深海底,它们的顶部像被截掉一样,都是平坦的,非常奇妙。

20世纪40年代,美国海洋地质学家赫斯对此进行一j较系统的研究,为纪念他的老师普林斯顿大学地质系教授阿罗尔德·盖奥特,他把平顶海山命名为“盖奥特”,并著文阐述平顶海山的特征。

这种海山不仅太平洋有,大西洋和印度洋中亦存在,它们有的孤独耸立于海底,有的成群出现。平坦的顶部为圆形或椭圆形。直径一般从几百米至20~30公里,顶部离海面最浅为400米,最深为20O0米,平均1300米。赫斯认为,平顶海山是沉没了的岛屿,就像神话中描述的“阿特兰蒂斯”王国那样。但坦赫斯无法说明它的顶部为什么是如此平。

后来,从平顶山的顶部打捞到了呈圆形的玄武岩块,表明它们是火山弹的原有形状,因而,有人认为,它们可能是一座海底火山,顶部是火山口,被火山灰等物质填平了,所以呈现平顶。年龄测定表明,它们形成于距今1亿年至2500万年之间的火山大量喷发时期,这就给火山说提供了一个依据。

20世纪60年代,从太平洋西南的凯普—约翰平顶海山的顶部打捞到6种造礁珊瑚、厚壳蛤以及层孔虫等生物化石,以后在太平洋中部又有类似的发现,表明平顶海山的顶部过去有过珊瑚礁发育。造礁珊瑚要求生活在有光照的水体里,因而其生存的最大水深在50米左右,可见,曾经有一段时间,海山顶部的水深不超过50米。由于此时的海山顶部离海面近,风浪就有可能将其削平,并在其上发育造礁珊瑚。以后,海底山下沉,沉到水深400米以下的地方,所以平顶海山上就残留着以前发育的造礁珊瑚和其他喜礁生物。

但美国学者德利提出,海底火山不一定发生过上升和下沉,而是在天气寒冷的冰川时期,海平面大幅度下降,使海底火山的顶部出露海面被风浪削去。但天气能否冷到使海面下降几百米以至2000米,目前还没有找到可靠的证据。况且,有些平顶海山的顶部宽达40~55公里,说它是被风浪削平的似乎难以使人相信。

现代著名海洋地质学家孟纳德认为,太平洋中的平顶海山都位于一片原来隆起的地壳上,他称之为“达尔文隆起”。这些隆起上的许多海山,其顶部接近海面,被风浪削平,尔后,整个隆起下沉,便形成今日平顶海山的面貌。但温泰勒尔等不同意孟纳德的见解,他们认为没有事实证明“达尔文隆起”存在过。“盖奥特”的存在由于缺乏深海调查资源,已提出的说法都没有足够的说服力,因此还有待于科学家作进一步的研究。

海底为何会下潜

我们都知道,海洋中最深的地方是海沟,它们的深度都在6000米以上。海沟附近经常发生十分强烈的地震。据统计,全球80%的地震都集中在太平洋周围的海沟及其附近的大陆和群岛区。这些地震每年释放出的能量,可与爆炸10万颗原子弹相比。

有趣的是,海沟附近发生的都是浅源地震,向着大陆方向,震源的深度逐渐变大,最大深度可达700千米左右。把这些地震源排列起来,便构成一个从海沟向大陆一侧倾斜下去的斜面。

1932年,荷兰科学家万宁·曼纳兹利用潜水艇测定海沟的重力,发现海沟地带的重力值特别低。这个结果使他迷惑不解,因为根据地块漂浮的地壳均衡原理,重力过小的地壳块体应当向上浮起,而实际上海沟却是如此的幽深。经过一番研究,万宁·曼纳兹认为,可能是海沟地区受到地球内部一股十分强大的拉力的作用,所以才有下沉的趋势,从而形成幽深的海沟。

上个世纪中叶,人们认识到大洋中脊顶部是新洋壳不断生长的地方,在中脊顶部每年都要长出几厘米宽的新洋底条带(面积约3平方千米),而地球表面面积却并没有逐年增大,可见,每年必定有等量的洋底地壳在别的什么地方被破坏消失了。

地球科学家发现,在100~200千米厚的坚硬岩石围之下,是炽热、柔软的软流图,在那里不可能发生地震。之所以有中、深源地震,正是坚硬岩石圈板块下插进软流圈中的缘故。

这些中、深地震就发生在尚未软化的下插板块之中。海沟地带两侧板块相互冲撞,从而激起了全球最频繁、最强烈的地震。也正因为洋底板块沿海沟向下沉潜,才造成了如此深的海沟。通过以上分析,可以看出曼纳兹的理论是非常正确的。

那么,是什么力量导致洋底板块俯冲潜入地下的呢?

日本地球科学家上田诚也等人认为,洋底岩石围密度较大,其下的软流圈密度偏低,所以洋底岩石圈板块易于沉入软流圈中。俯冲过程中,随着温度、压力升高,岩石圈发生变化,密度还会进一步增大。这就好比桌布下垂的一角浸在一桶水中,变重了的湿桌布可能把整块桌布拉向水桶。

海沟总长度最长的太平洋板块在全球板块中具有最高的运动速度,上田诚也等人据此认为海沟处下擂板块的下沉拖拉作用可能是板块运动的重要驱动力。如果确实如此,洋底板块理应遭受扩张应力作用,而近年来的测量发现,洋底板块内部却是挤压应力占优势。这一事实对于重力下沉的学说是一个有力的驳斥。

另有一些学者提出地幔物质对流作用的观点,认为大洋中脊位于地幔上升流区,海沟则处在下降流区,正是汇聚下沉的地幔流把洋底板块拉到地幔中去的。这一看法与上述万宁·曼纳兹的见解如出一辙。但是,目前我们还缺乏地幔对流的直接证据。也有一些学者强调地幔物质粘度太高,很难发生对流。

众说纷纭,但究竟海底为何会下潜,仍没有一个足以能使人信服的证据,因此,尚有待于科学家继续努力。

海底峡谷究竟是怎样形成的

人们经常会在大洋边缘的大陆架和大陆坡上发现坡度陡峭、极其壮观的海底峡谷。

有专家认为,海底峡谷是由地震引起的海啸侵蚀海底而成的。可是,在没有海啸的地区也发现有海底峡谷,可见,海啸之说不能用来解释所有海底峡谷的成因。

另一种说法海底峡谷是由河蚀造成的。他们认为这些海底峡谷所在的海底过去曾经是陆地,河流剥蚀出的陆上峡谷,后来由于地壳下沉或海面上升,才被淹没于波涛之下成为海底峡谷。

日本学者星野通平就认为历史上海平面曾一度比现今低数千米,大陆架和大陆坡那时均是陆地。不过,现代地质学研究表明,全球海平面大起大落幅度达数千米,是根本不可能的。至于某些陆架、陆坡区地壳大幅度升降的说法,倒是可以接受的,但海底峡谷也广泛见于地壳运动平静的构造稳定区,所以陆上峡谷被淹没的说法不能作为海底峡谷的普遍成因。

1885年,科学家发现。富含泥沙的罗纳河河水注入清澈的湖水之下,沿湖底顺坡下流。以后科学界把这种高密度的水流称做浊流。1936年,美国学者德利在阅读一篇描述日内瓦湖浊流现象的文章时,猛然意识到,海底峡谷很可能就是由海底浊流开拓出来的。携带大量泥沙,沿海底斜坡奔腾而下的浊流,应具有强大的侵蚀能力。不过,当时还从未有人观察过海底蚀流现象,所以人们对这一说法仍然将信将疑。

直到20世纪50年代,海洋地质学界通过深入研究,才得出浊流具有强大的侵蚀能力的结论。

1952年,美国海洋学家希曾等人研究了1929年纽芬兰岸外海底电缆在一昼夜间沿陆坡向下依次折断的事件,判定肇事者正是强大的海底浊流。希曾等人还根据海底电缆依次折断的时间,推算出这股浊流在坡度最大处流速高达28米/秒,在到达水深6000米的深海平原时,流速仍有4米/秒。自陆坡至深海洋底浊流长驱达数千里之遥。这个理论逐渐被科学家认可。

但也有学者怀疑,海底浊流虽有较强的侵蚀能力,只是那么大的海底峡谷,仅靠浊流能否切割出数百米乃至数千米的深度,仍是一个未知数。

埃弗里波斯海峡之谜

埃弗里波斯海峡,是位于希腊本土与希腊第二大岛——埃维厄岛之间的一条长长的海峡。

早在古希腊时代,大哲学家、科学家亚里士多德和许多的科学家就对这里的奇异的水流产生了浓厚的兴趣,企图解开这令人迷惑的水流之谜。

原来,在埃弗里波斯海峡中部的卡尔基斯市附近,海水的流向反复无常,一昼夜之间往往要变化6至7次,有时甚至要变化11至14次。

与此同时,海水流速可达每小时几十海里,这给过往船只带来了很大的危险。

有时候,变幻莫测的海面突然变得十分宁静,海水停止了流动,然而可能不到半个小时,海水又汹涌澎湃、奔腾咆哮起来。也有的时候,海水竟能一连几个小时朝着一个方向奔流而去。

继亚里士多德以后,2000多年来,许多国家的各方面专家,纷纷对埃弗里波斯海峡令人费解的水流进行了研究和探索,最终均一无所获。

近来,希腊科学家提出,这种现象是地中海海水的自然波动、起伏所致。

然而,这种看法早在2000多年前时亚里士多德即已提出,并不是什么新的理论,更无法具体说明埃弗里波斯海峡水流异常的原因。

因此,要破译埃弗里波斯海峡之谜还需付出艰苦的努力。

大海中的间歇水柱之谜

1960年12月4日,地中海海域。一艘名叫“马尔模”的轮船正在航行,忽然,船长和船员们看到一个奇异的、好像白色积云的柱状体从海面垂直升起,但几秒钟后就消失了。几秒钟后,它又再次出现。于是船员们用望远镜观察,发现它是一个有着很规则的周期间隔的升入空中的水柱,每次喷射的时间约持续7秒钟左右,然后消失;大约2分20秒后又重新出现。用六分仪测得水柱高度为150.6米。“马尔模”号发现的这股奇异的水柱是怎样形成的?科学界争论不休。有人认为它是“海龙卷”。威力巨大的龙卷风经过海面上空时,会从海洋中吸起一股水柱,形成所谓的“海龙卷”。但“海龙卷”应成漏斗状,这与船员们观察到的情况不同。而且从有关的气象资料来看,当时似乎无形成“海龙卷”的条件。于是,有人提出,水柱的产生是火山喷气作用的结果。理由是,地中海是一个有着众多的现代活火山的地区,但在水柱产生的海域却又没有发现火山活动的记录。而且,“马尔模”号的船员们在看到水柱时,也没听到任何爆炸的声音。再者,如果确是水下火山喷发,周围的海域也不会如些平静。于是又有人推测,这是一次人为的水下爆炸所造成的。但水柱周期性间歇喷发的特征和当时没有爆炸声,排斥了这种可能。

那么,“马尔模”船员发现的水柱到底是如何产生的呢?至今都还没有人找到答案。

大洋中真的出现过陆桥吗

科学家在100多年前就发现,远隔重洋的两大陆有着非常相似、甚至完全相同的生物种属。根据同一个物种有着同一的起源的观点,这些既不会飞又不会游的生物是如何远渡重洋来到大洋彼岸的呢?

有人提出陆桥说,认为大洋中曾存在过一些狭窄的好像桥一般的陆地,称为“陆桥”,生物正是通过这种陆桥从一块大陆来到另一块大陆的。后来,地壳变动,陆桥被海水淹没。但我们仍可以根据一些分散的小岛和水下高桥找到它们的踪迹。

另外一些学者坚持大陆漂移说,认为生物并不是通过什么陆桥迁移的,而是驮载在漂移的大陆上,从这里漂到那里。这种学说在20世纪60年代后,曾一度盛行。

不久前,我国一位学者对陆桥说提出了新的评论。认为,尽管大陆漂移说已得了许多重要证据,但陆桥说也不是完全没有道理。特别是新生代以来的一些生物化石,之所以能在不同的大陆出现,就是通过陆桥迁移的。因为根据大陆漂移说,新生代以来的大陆早已相互漂离,生物迁移只有通过陆桥才能完成。今天各大洲都有些浅海区相连,如亚洲与北美洲之间的白令海峡,最深处只有52.1米;亚洲大陆与苏门答腊岛之间的马六甲海峡,最深处113米,但绝大多数水深不过几十米。澳大利亚与新西兰之间的托雷斯海峡,最浅处仅5米。因此,只要海水面比现在下降100米,这些陆块之间就会出现陆桥。在第四纪冰川期最盛期,由于大量水变成冰,海面很有可能出现比现在低100米的局面。因此,不难设想,在第四纪冰川期最盛期,除南极洲外,地球上各大洲均可连成一片,相互沟通。

虽然陆桥说很有道理,但因无进一步的证据论证,所以,大洋中的陆桥仍是一个待解之谜。

神秘恐怖的地震海啸

在海底或大陆边缘发生的地震、火山爆发、岛弧地区的滑坡、沿岸地区山崩引起的海水剧烈波动。被人们称之为地震海啸。山崩造成的海啸,有些国家则称为“山崩波”。

地震海啸的波长很长,短者也有几十千米,最长的可达五六百千米,而且传播速度快。在水深三四千米的大洋中,每小时可传播几十千米,有时甚至达数百千米。另外,地震海啸在大洋中传播时,一般波高在l~2米,加之波长很长,所以不易被人察觉。但当它传至浅海地带或近岸时,波浪叠加,波峰隆起,有的高达20米左右,最高者可达40米。此时,由于波浪能量不断集中,其巨大的破坏力是人们难以想象的。从实测得知,地震海啸对被冲击的海岸每平方米的波压可达20~30吨;美国比斯开湾的一次大海啸,拍岸浪波压竟达每平方米90吨。由此不难想像,强大的地震海啸将对一些沿岸国家和地区的人民和财产构成巨大的威胁,也给地震海啸发生地区,甚至是波及地区造成无可挽回的损失。

每当地震发生时,海底地壳的急剧升降就会迫使有几千米深的海水水柱发生运动,同时在海水上层形成巨大而迅猛的波浪,当波浪涌进浅水海域时,浪头会骤然增高,放慢速度,似海中巨人立起身来,并像一扇墙似的倾倒在岸上。如果遇到漏斗形深水港湾峡谷,或沿河谷逆流而上,海啸的浪头会更大更猛,高高的水墙以迅雷不及掩耳之势奔腾而来,将沿途遇到的一切房屋树木、人畜财产都吞噬下去。随即,海啸波又夹带着它所吞噬的一切退却下去,然后再返回来。就这样一进一退,数次往返,犹如摧枯拉朽,一切障碍物都会被荡涤一空。

有时海水急剧地流去,形成大退潮,使从不露面的近岸海底礁石显露出来。随之,海水再猛烈地上涨。这种情况一般是由海底地壳急剧陷落而形成的海啸。相反,如果海啸波最初到达海岸时像一堵水墙向岸上袭来,那么这种海啸一般都是由海底地壳急剧隆起造成的。

夏威夷渔民在1946年4月1日曾目睹了一幕前所未有的奇景:海水急剧退却,从未露过面的洋底一下子暴露在光天化日之下,许多海鱼和海洋生物在洋底乱蹦乱跳。这些渔民以为发生了奇迹,都争先恐后地去捉鱼。结果,猛然袭来的海浪使119人葬身鱼腹。这次事件使人们认识到,当海水突然大落时,应当警惕“地震海啸”的袭击。

据史料记载,1755年11月1日,大西洋欧洲沿海的葡萄牙首都里斯本发生大地震时,也引起了一次大海啸。只见海水先退后进,巨浪高达18米,海岸附近的大量建筑物被怒涛摧毁,许多船只沉没。里斯本全城的建筑,在6分钟内几乎倾毁殆尽,10万人死于巨浪之中,一座繁华的城市顷刻间变成了废墟。

历史上最有名的地震海啸有两次。一次发生在地中海。约在公元前1450年,希腊东南有一西雷岛,由于火山爆发,整个岛屿被抛向空中,随后坠入海底。巨大的海啸使西雷岛上的米若阿文化毁于一旦。有的学者认为,《圣经》上说的摩西分红海的故事就与这次海啸有关,柏拉日曾提到过的“大西洲”也是以此为基础的。另一次巨大的地震海啸就是上面提到的葡萄牙首都里斯本发生的地震海啸,这次地震引起的海啸波高近30米。那天正是“万圣节”,许多信徒正在教堂内做祷告,也未能逃过此劫。这场悲剧引起了许多人对宗教信仰的怀疑。法国启蒙思想家卢梭曾举此例,劝导人们不要进入教堂。

1883年8月27日在印度尼西亚苏门答腊附近的喀拉喀托火山爆发,导致了近代史上的最大一次地震海啸,随之而来的巨浪高达30多米,把整个村庄从地图上抹掉,死亡人数达3.6万。其后的1890年,日本秋田地区的地震海啸也使2.7万人丧生,2万多所房屋被毁,海水还淹没了大片土地。

1960年5~6月在南美洲智利附近的海底发生了一系列大地震。其中10次超过了7级,3次超过了8级。最强烈的一次8.9级,发生在智利奇洛埃地区,并且引起了世界上最大的一次海啸。1960年5月23日智利的海底发生8.9级地震,随即在700千米范围内引起了海底地壳的变动,震中地壳最大上升量达3~4米,最大下沉量达2米。地震有感范围达1000千米以上。由于海底地壳的急剧升降,使海水随之升降而发生海啸。这次海啸在智利500千米沿岸上的平均波高为10米,最大波高为25米。当然,就海啸波的高度来说,它并不是地震海啸中最高的,但是它的波及范围之广和能量之大,却是其他几次海啸难以比拟的。

海啸生成后,首先冲向智利海岸,毁坏港口设施,吞没渔民村镇,使数以千计的人遭灭顶之灾,数以万计的人无家可归。海啸引起的巨浪以极快的速度涌向整个太平洋海域,扑向南太平洋的新西兰、澳大利亚,在悉尼港形成强大的漩涡,使港内的船只受到了重大的损失。海啸扑向菲律宾、夏威夷和日本海岸。它以707千米每小时的平均速度,只用了14小时56分就走完了1660千米的路程,到达了太平洋中的夏威夷群岛,简直比得上飞机的速度了。在夏威夷观测到的海啸波高为9米。当它用21个多小时走完17000千米的路程到达日本时,最大波高仍有8.l米。这次海啸把日本本州岛的太平洋沿岸洗劫一空,把日本北部一个地方的整个海岸都堆上了各种轮船的残骸。

智利海啸在到达日本之前,尽管早已发出了警报,人们已经有了准备,但仍然造成了相当大的破坏,毁坏房屋1500多幢,伤亡达千余人。海啸万里奔袭,威力却不减,仍保持着极大的破坏力。这次海啸一直影响到前苏联境内的鄂霍次克海后才收兵回营。

海底地震和海底火山爆发

海底地震是对航行在海上的人们的又一大威胁。1959年春,前苏联客货轮“库鲁”号在勘察加沿海海域航行,突然受到震动,好像有只大铁锤不停地敲打船底,每打一次,船身就剧烈地抖动一下,船上的舵轮、雷达全部失灵,罗盘也出了故障。海面上腾起无数水柱,周围一片白色的泡沫。

1964年3月21日,美国阿拉斯加地震发生时,前苏联“坚定”号救护船正在距安克雷奇市250海里的公海上。它在5分钟之内竟受到3次剧烈震动,就好像全速前进的船只,猛地撞上了大块礁石一般。

在海底地震中,船只损失的大小取决于地震强度,也取决于船只与震中的距离。科学家认为,由海底传递到海面的地下震动,在震源地区感觉最明显,5~6级的地震便可以毁坏船体,掀掉锅炉和发动机。

对停留在港内的船只来说,最危险的则是海底地震造成的海啸。地壳急骤升降,迫使几千米长的水柱发生运动,在海水上层形成巨大而迅猛的波浪,当波浪涌进浅水海域时,浪头骤然增高,速度放慢,像一面墙一样倾倒在岸上。狭长的海湾和楔形港口里,海啸的浪头尤其大。

1958年7月9日晚,美国阿拉斯加东南的里都亚港发生了一次地震。潮水所到之处,淹没山坡,冲毁树林。潮水过后,只留下一片光石秃岭。

海底火山爆发也常常给海上船只带来惨重的灾难。1952年9月23日,东京南225海里的一座礁石附近,火山爆发。首先来到这里的一艘日本海上防卫厅的考察船,发现海面上出现了一个新岛,海拔高度30米,直径150米。几天之后,小岛却消失了,但火山口还在继续喷射,火山熔岩流入海里,蒸汽变成云彩升上天空。这时,东京渔业研究所的一艘水文考察船又驶近火山爆发区,正当船上人员开始摄影、测定火山威力、选取当地水土样品时,第二次火山爆发,考察船当即被蒸汽和灰烬吞没了。火山喷射物散落以后,海面上再也不见船的踪影。直到过了很久,船的残骸才被找到。

人们往往并不知道,有时来自火山的危险并非是火山本身,而是火山的喷发物——火山灰、水蒸气等,它们像浓雾一样,降低能见度,使船只陷入死亡境地。

海洋微地震之谜

一种能在地震仪中接收到的暴发性干扰,就是海洋微地震。这种暴发性干扰是由大量周期约为2~10秒的微小的地壳震动波群所组成的。微地震的一个明显特点是它常常伴随附近海洋风暴的出现而爆发。它所包含的波动频率则恰好是它所伴随的风暴激起的波浪频率的2倍,这就是所谓的“信频现象”。此外,人们还观察到,当风暴由大陆吹向海洋时,这种微地震常能持续很久;反之,当由海洋吹向大陆时,一旦风暴登陆,它就很快减弱以至消失。

至于海洋微地震究竟是怎样产生的,人们曾作过许多猜测。有人认为这是海浪冲击海岸的结果,也有人想用波浪起伏施加在海底的压力发生变化来解释,但这些说法都不能解释前面说的信频现象。

地球物理学家斯科特、海洋学家迈克和流体力学家朗吉等人,在对微地震进行研究的过程中,经过复杂的计算发现,两列相同频率沿几乎相反方向行进的波浪相撞时确能产生一种向水中各个方向辐射的微弱声波。它不是通常的驻波,也不随深度而衰减,而且它的频率很接近波浪频率的2倍。计算结果还表明,由于风暴会在广阔的洋面上掀起波涛,其中含有许多相反方向的波动成分。由所有这些成分相互作用所产生的合成声波的能量相当可观,足以激起微地震。

这种理论被称为非线性相互作用,它虽然能解释许多重要的现象,可是却不能解释为什么当风暴登陆后海上波涛依然存在而微地震却很快平息的现象,因此海洋微地震的发生依然是一个未解之谜。

为什么印度洋洋面上有一个洼坑

一次,科学家在观察人造卫星在印度洋上空飞过时,注意到在某一海域卫星轨道稍稍向上隆起。这说明下面的地球引力较小。进一步研究发现,这一海域的洋面上有一个深达90米的奇异洼坑。在宽1900多千米的洋面上,水面缓缓地下降。船只经过这一海域时,难以发现这一洼坑现象。

水面上为什么会出现洼坑呢?这似乎令人难以置信。因为谁都会说,水是往低处流的,直流到水面一样平为止。然而,这仅是在地球引力保持一致的情况下才如此。按照万有引力定律,物体间引力的大小,决定于其质量和距离。汪洋大海的海底是起伏不平的,有的地方存在着海底山。局部地壳质量比周围要大,引力自然也要大一些;而在海底谷的区域,引力就相应略为减弱。地球物理学家对印度洋上出现洼坑的解释是,在洼坑下面的海底地壳质量比周围要小,引力当然也小,使周围引力较高区域的水不能流进去将洼坑填平。

大洋的洋面上既然会形成洼坑,同样也会出现“山头”。当水下有海底山脉时,那里的水会将周围引力较低区域的海水牵拉过去而呈隆起状态。

深海平顶山之谜

在神秘的深海世界里,颇令人迷惑不解的,要算是平顶山。平顶山的顶巅,就像是被快刀削过似的那么平坦。它的名字就是这么得来的。

第二次世界大战期间,美国普森顿大学赫斯教授在美海军任舰长时,曾对太平洋的深度进行过一些探测,每一次都发现了从夏威夷到马里亚纳群岛一带四、五千米的深海海底,耸立着许多平顶的山峰。以后的进一步测量证实,这些顶巅平坦的山峰,顶巅的直径约有5海里,把周围的山脚计算在内,形成直径约9海里左右的高台。山腰最陡的地方倾斜约达32°,再往下形成缓坡,并呈现阶梯状,这些情况是所有海底平顶山的共同特征。

这些深海平顶山,分布在除了太阳和星星以外就看不见其他任何目标的太平洋海底。在这里,由于它们的形状独特,便成了极为突出的海底航标。航行在这一带的船只,只要有一幅反映海底平顶山分布位置和水深情况的海图使用方位仪和声波测深仪,就可准确地测定出船位。就这样,深海平顶山为现代航海作出了贡献。

凡是存在深海平顶山的地方,一般都是良好的天然渔场。因为当深层水流冲击深海平顶山时,便产生一种上升水流,深海里的营养物质随着上升水流浮至浅层海面,海水中营养物质一多,就会聚集起众多的浮游生物,从而吸引鱼群到这里来觅食,形成良好的渔场。

深海平顶山是怎样形成的呢?这是正在探索中的一个未解之谜。

无底洞之谜

地球上是否真的存在“无底洞”?按说地球是圆的,由地壳、地幔和地核三层组成,真正的“无底洞”是不应存在的,我们所看到的各种山洞、裂口、裂缝,甚至火山口,也都只是地壳浅部的一种形态。

事实上地球上确实有这样一个“无底洞”。它位于希腊亚各斯古城的海滨。由于濒临大海,在涨潮时,汹涌的海水便会排山倒海般地涌入洞中。据测,每天流入洞内的海水量达3000万千克。奇怪的是,如此大量的海水灌入洞中,却从来没有把洞灌满。有人怀疑它有一个出口。然而从20世纪30年代以来,人们做了许多努力,企图寻找它的出口,却都是枉费心机。

为了揭开其中的秘密,1958年美国地理学会派出一支考察队,他们把一种颜色经久不变的深色颜料溶解在海水里。这种颜料随海水灌入“无底洞”中。接着他们又查看了附近海面以及岛屿上的河流、湖泊,满怀希望地去寻找这种带颜色的海水,可结果令他们非常失望。难道是海水量太大把颜料稀释得太淡,以致人们无法发现?

几年后美国人又进行了一种新的试验,他们制造了一种浅玫瑰色的塑料小粒。这是一种比水略轻,能浮在水上不沉底,又不会被水溶解的塑料粒子。试验者把130千克重的这种肩负特殊使命的物质,统统掷入到打旋的海水里。片刻功夫,这些小塑料粒就像一个整体,全部被无底洞吞没。试验者想,只要有一粒在别的地方冒出来,就可以找到“无底洞”的出口了。然而他们在各地水域整整搜寻了一年多时间,仍一无所获。

至今谁也不知道为什么这里的海水没完没了地“漏”下去。每天大量的海水究竟都流到哪里去了呢?

海底玻璃之谜

我们每天都要与各种各样的玻璃制品打交道,如玻璃杯、玻璃灯管、玻璃窗户等等。普通的玻璃,以花岗岩风化而成的硅砂为原料,在高温下熔化,经过成型,冷却后便成为我们所需要的玻璃制品了。

然而,在很难找到花岗岩的大西洋深海海底,居然也发现了许多体积巨大的玻璃块,这真是一件非常奇怪的事。

为了解开这个海底玻璃之谜,英国曼彻斯特大学的科学家们进行了多方面的分析和研究。

首先,这些玻璃块不可能是人工制造以后扔到深海里去的,因为它们的体积巨大,远非人工所能制造。

有些学者认为,这种玻璃的形成,有可能是海底玄武岩受到高压后,同海水中的某些物质发生一种未知的作用,生成了某种胶凝体,从而最终演变为玻璃。如果这是属实的话,今后的玻璃生产就可以大大改观了。现在我们制造一块最普通的玻璃,都需要1400~1500摄氏度的高温,而熔化炉所用的耐火材料受到高温玻璃溶液的剧烈侵蚀后,产生有害气体,影响工人的健康。假如能用高压代替高温,将会彻底改变这种状况。

由于这个设想,有些化学家把发现海底玻璃地区的深海底的花岗岩放在实验室的海水匣里,加压至400个大气压力,结果是根本没有形成什么玻璃。那么,奇怪的海底玻璃到底是怎样形成的呢?迄今仍然是一个未能解开的自然之谜。

死海之谜

死海不是海,而是一个内陆湖,它位于巴勒斯坦和约旦之间的裂谷中,湖面比海平面低392米,是世界上陆地最低的地方。在希伯来语中,死海被称为“盐海”。这是因为湖水中含盐度为22%,比一般海水高七八倍,是世界上含盐分最多的一个水域。

在这样高盐度的湖水中,不仅没有鱼虾,甚至连四周岸边都没有任何植物能生存。由于水的密度大,游人们可以像躺在床上一样舒适地仰卧在水面上。

长期以来,在死海的前途命运问题上,一直存在着两种截然不同的观点:一种认为,死海在日趋干涸,不久的将来,死海将不复存在;另一种观点则认为,死海并非是没有生命的死水,它的前途无量,是未来的世界大洋。

持前一种观点的人认为,在几千年漫长的岁月中,死海日复一日,年复一年地不断蒸发浓缩,湖水越来越少,盐度越来越高。加上那里终年少雨,夏季气温高达50℃以上。唯一向它供水的约旦河,还要被用于灌溉,所以它面临着水源枯竭的危险。1976年,死海水位迅速下降,其南部开始干涸。以色列曾想用“输血”的方式——打通死海与地中海——来挽救死海,但地中海本身的平衡也很脆弱,亦有入不敷出之忧。所以,从长远看,死海似乎只有死路一条了。

持后一种观点的人则认为,死海位于著名的叙利亚——非洲大断裂带的最低处,这个大断裂带还处于幼年时期,终有一天,死海底部会产生裂缝,从地壳深处冒出海水,而随着裂缝的不断扩大,会生长出一个新的海洋。这一观点的有力佐证是,与死海处于同一构造带上的红海,其海底已发现了一条深2800米的大裂缝,并且还在缓慢发展,从地壳深处正不断地冒出水来。

80年代初,人们又发现死海之水正不断变红,科学家们经过分析,发现其中正迅速繁衍着一种红色的小生命——“盐菌”。其数量之多也十分惊人,大约每立方厘米湖水中含有2000亿个盐菌。此外,人们发现死海中还有一种单细胞藻类植物。看来,死海已名不副实了。

海滨奇石

东山岛位于福建省东南部,古称铜山,是著名的海滨风景区。东山岛的闻名,除了美丽的热带海滨风光外,还因为岛上有一块奇石——风动石,它被誉为“天下第一奇石”。

风动石,危立于铜山古城东门海滨。石高4.73米,宽4.57米,长4.69米,重20多万千克,外形像一只雄兔,斜立于一块卧地盘石上,两石吻合点仅有几厘米见方。当海风从台湾海峡吹来的时候,强劲的风流会使风动石微微晃动,让人觉得其岌岌可危,可风停后,风动石也随之平稳如初了。

风动石不仅在风的吹拂下会摇晃,而且人力也能使其晃动。如果找来瓦片置于石下,选择适当的位置,一个人就能把这硕大的奇石轻轻摇动起来。此时,瓦片“咯咯”作响,顷刻间化为齑粉,奇石摇动的轨迹清晰可见。

1918年2月13日,东山岛发生7.5级地震,山石滚落,屋倒人亡,可风动石却安然无恙。“七七事变”后,日军企图搬走风动石,日舰“太和丸”用钢丝索系于风动石上,开足马力,可多条钢丝索被拉断了,风动石却纹丝未动,最后日军只得放弃这一企图。

风动石历经沧桑,依然斜立如故。

海中颅骨之谜

这件事发生在1975年。有一天一位名叫奥里夫耶·杰温捷尔的法国人正在波斯湾的一处海滨浴场散步。突然,被海水卷到岸上来的一个东西引起了他的注意。他走过去,俯身拾起来一看,原来是一个颅骨。

杰温捷尔无法弄清这是什么动物的颅骨,便把它带回了法国。为了解开这个谜,他买了一本让·扎克·巴尔鲁阿著的名为《海蛇和水中怪物》的书,一口气把它读完。然后,他就写信给巴尔鲁阿,把自己的发现告诉了他。同时,他还把这个颅骨的照片分别寄给一些著名的科学家,请他们进行鉴定。后来,他又把这个颅骨拿给科学家们看,听取他们的意见。

这个小小的头颅骨引起了人们的极大兴趣,因为谁也不曾见过这种颅骨。看起来它只不过是一块普通的骨头,长10.5厘米,呈鸟喙状,上面没有牙齿。

它究竟是什么动物的颅骨呢?学者们有各种不同的回答,可说是意见纷纭。有人说它是已经绝迹的古代大鱼,有人说是某种鲸鱼的颅骨,也有人认为它是一种不为人们所知的乌龟的颅骨,还有人说它是传说中的海怪的颅骨。

不过,多数人认为这是一种古代硬骨鱼的颅骨,很可能它是三亿年前生活在地球上的一种由鱼类向两栖类动物过渡的一个种属。“这种谜永远也解不完”,当巴尔鲁阿收到另一位爱尔兰人寄来的又一张颅骨照片时感叹地说。是的,由于地球很大,历史悠久,许多物种产生以后又绝灭了,会有许多东西还没有被人们发现和认识。至今,人们也还不知道这个奇怪的颅骨究竟是什么动物留下的。

东非大裂谷之谜

东非大裂谷北抵西亚,从靠近伊斯肯德伦港的南土耳其开始,向南一直延伸到非洲东南贝拉港附近的莫桑比克海岸,总长超过6500千米,人们称它是“大地上最大的伤疤”。裂谷底部有些地方深不见底,积水形成40多个与众不同的条带状或串珠状湖泊群。其中就有全球最深的湖泊——东非坦噶尼喀湖,水深超过1400米。而在未被湖水占据的裂谷带,则是一条巨大而狭长的凹槽沟谷,两边都是陡峻的悬崖峭壁。同时裂谷带也是大陆上最活跃的火山带和地震带。在那里,人们不断会发现一些意想不到的东西。例如在裂谷带的基伍湖下层,发现了无机成因的甲烷,储量高达500多亿立方米。大多数人认为这些甲烷来自地球深部,溢出地壳溶解于水体中聚集成天然气藏。尽管它的形成机制人们还不清楚,但对于有机成因论无疑是一个有力的挑战。

东非大裂谷也是已知的古人类的最早发源地。1959年,英国人类学家李基夫妇在坦桑尼亚奥杜韦峡谷,发掘到175万年前的东非人头盖骨,打破了人类历史不超过100万年的传统观点。以后,人们又在坦桑尼亚、肯尼亚和埃塞俄比亚境内的裂谷带中,接二连三找到更多、年代更久远的古人类骨骼化石。东非人的来龙去脉,以及他们为什么选择在裂谷带生活,一直是人类学家潜心探索、孜孜求解的课题。东非大裂谷未来的命运,同样吸引着人类的视线。

1978年11月6日,地处吉布提的阿浩尔三角区地表突然破裂,阿尔杜科巴火山在几分钟内平地突起,把非洲大陆同阿拉伯半岛又分隔开1.2米。科学家们认为,红海和亚丁湾就是这种扩张运动的产物。他们还预言,如果照这种速度继续下去,再过2亿年,东非大裂谷就会被彻底撕裂开,“分娩”出一条新的大洋,就像当年的大西洋一样。但是,反对板块理论的人却认为大陆和大洋的相对位置无论过去和将来都不会有重大改变,地壳活动主要是做上下的垂直运动,裂谷不过是目前的沉降区而已。在它接受了巨厚的沉积之后,将来可能转向上升运动,隆起成高山而不是大洋。东非大裂谷究竟会怎样,看来人类也只有拭目以待了。

南极超级地下湖里隐藏着多少秘密

在南极4000米厚的冰层下,静静地躺着一个巨大的湖泊,厚厚的冰盖将它与外面的世界隔绝长达数千万年。因此,这里可能是我们所不知道的很多种生物的家。我们能否不进行任何的破坏而揭开它们隐藏的秘密呢?南极最大的淡水湖

南极大陆坐落在一处冰冻地带,它被好几千米厚的冰层覆盖,这层冰雪已经将其他生动鲜活的生物圈与它隔绝了千百万年。在2007年国际极地年期间,科学家希望从这座神秘的不为人知的世界里发现一些亮点。他们面临的其中一个大疑团是,在南极这座被冰雪封冻的大陆下,被封冻在一处大约是约克郡面积的两倍的地面下的南极巨湖里是否有生命存在?

这个湖名叫沃斯托克湖,被封冻在4000米的冰层下,它是俄罗斯科考站在30多年前发现的,但直到20世纪90年代初期才通过人造卫星和地震测量法证明它的存在。直到这时,它那广阔的面积才成为众所周知的事情。沃斯托克湖比安大略湖的面积更加广阔,据估计,它大约有500米深,它是如此庞大,打个比方,它可以源源不断地为伦敦提供5000年全部的淡水!但是沃斯托克湖最最有趣的一方面却是,它似乎已经与外界隔绝至少1500万年(从它被埋入地下的那一天开始算起)。

沃斯托克湖是目前已知的被覆盖在南极洲庞大冰盖下的150个冰下湖中的一个,但它是目前已知的最大淡水湖,科学家对它产生了非常浓厚的兴趣,希望从它身上发现一些南极未知生命的秘密。南极东部这块世界最大的冰层产生的巨大压力使沃斯托克湖免遭冻结。据猜测,仅是巨大冰层底部的湖表面几英尺的地方被冻结,冰盖下这层冰被称为积冰。厚厚的冰盖让日光无法射进湖中,因此湖中的任何生命要想在这个漆黑的世界中生存,必须借助一系列化学能量。

科学家认为,湖底排放的地热可能为湖里的微生物提供了热能。但是没有来自湖中的直接样本,这些都只是一种猜测。说来也巧,这口湖就静静的躺在俄罗斯科考站的所在地沃斯托克。这座科考基地是在冷战期间建立的,在它建立很久后前苏联科学家才意识到这口湖的存在。凑巧的是沃斯托克科考站也是地球上最冷的地方,冬天的温度可降至零下80摄氏度。有望明年钻透积冰

很多年以前,俄罗斯科学家就开始利用一种可造成污染的方法钻穿湖上的冰层,这些方法包括向钻孔中填充煤油以防止它再次冻结(煤油的凝结点比水低)。8年前,这些科学家钻到离液态水还差几米的地方,在钻头碰到冰层下的积冰时,他们终止了钻孔活动。

他们的行为可以理解,因为他们和其他南极科学家都担心钻孔过程中的煤油和和任何来自未经消毒的钻孔设备的细菌都有可能污染这个大湖。对积冰样本的分析显示,它反映出微生物生命存在的迹象。但这些发现还未被证实。在8年的间歇后,去年来自俄罗斯和法国的一支科考队再次利用一种不同的方法——用消过毒的“液体缓冲器”钻孔,这种液体比煤油更重,这种方法的设计目的是使这种液体沉到钻孔底部,防止污染湖水。

科学家希望在明年钻透最后几英尺积冰,从表面取出固态样本,对微生物生命进行测验。这是一个具有挑战性的计划,但并不是所有的人都对这项工作感到满意。英国南极调查局的科学家柯南·埃利斯·埃文斯说:“在南极工作要遵循的第一条原则是这项工作是否会给南极洲的任何事物带来破坏,目前这项工作就会。他们说他们的方法将不会污染这口湖,但这是任何一项工作都妄想实现的目标。”

然而,还有另一个原因可以说明有关这个钻探计划为什么不是一个好主意。对沃斯托克湖提出的基本假设是它已经与其他生物圈隔离了数百万年。假如这样的话,在以前的一段很长时期内这个湖中的任何生命都在一个比其他已知微生物所处的更孤立的环境中慢慢进化。但英国科学家在去年发现,南极洲的地下湖并不是孤立的,它们通过江河网络彼此连接,因此可能与其他生物圈有联系。人们除了对是否这口湖中的生命是在孤立环境中进化存在疑问外,他们还不得不对是否会因为一口湖的灾祸而使整个水域网络受到污染问题予以考虑。湖与湖之间有河流连接

由伦敦大学学院的邓肯·温汉姆博士领导的一个科研组发现,在南极的像泰晤士河一般大的地下河可能有好几百英里长,它们在这些冰层下从一个湖流向另一个湖。他说:“以前认为在冰下运动的水的流速非常慢,但是这个最新数据显示,这些冰层下的大湖常常会像香槟酒瓶塞喷出一样快速奔流。喷涌而出的水会流向很远的地方。”

这个英国科研组包括来自英国自然环境研究理事会极地观测和模型中心的研究员,他们在观测中发现南极洲地下河地区的冰层表面下沉,其他地方的冰层隆起。这种变化显然是由冰层下面巨大体积的水流在突然和急速的运动时造成的。温汉姆博士解释说:“这些湖就像绳子上的一串珠子,这里的湖都是由一根线连着的珠子。通常,这一串湖间的流动很缓慢。然而,如果其中一口湖所承受的压力超过限度,汹涌的洪水就会突然注入这条线上的另一口湖中。一旦这根‘锁链’开始流动,它上面的冰层就会很快被溶掉,这将是个无法控制的局面。是否紧接着会在这条线上发生连锁反应,或者是否不久后这些湖会从这里消失也是一个我们至今还不知道答案的至关重要的问题。”

这一新发现也引出了一些新问题,如利用无法保证无菌的设备钻穿沃斯托克湖。像温汉姆博士所说:“这种作法可能会引入新的微生物。我们的数据显示,任何污染都不只局限在一口湖中,而是随着时间的流逝,逐渐延伸到整个江河网络中。我们曾经只将这些湖看作孤立的生物学实验室,现在我们必须重新考虑一下了。”

地球上有望产生新大洋

英国和埃塞俄比亚科学家近日预测说,人类有望目睹世界上第五大洋在非洲大陆的阿法尔沙漠地区诞生。

2005年9月,埃塞俄比亚东北部阿法尔沙漠地区发生了一次里氏5.2级的地震。地震后两个月,那里出现一条60公里长、8米宽的裂缝。这条裂缝震惊了全世界的地质学家,因为如此大的裂缝通常需要几百万年地质运动才能形成,而这次却仅用几个月的时间。

不断增大的裂缝吞噬了来不及逃走的山羊和骆驼,夹杂着硫磺气味的浓烟从漆黑无底的裂缝中冒出来。当地居民一直后撤至山顶。埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴大学的地震学家阿塔莱·阿耶莱等人向英国科学家寻求技术帮助,利用卫星观测后认定:阿法尔沙漠这个地球上最热、最干燥的地区可能会诞生新的大洋。

阿耶莱说,阿法尔断层继续开裂以及岩浆的涌出,连在一起的努比亚构造板块和阿拉伯板块将被推开,并渐行渐远。这样,一个新的大洋盆地将在两板块中间产生。不过,这一过程需要数百万年。如果这里真的形成海洋,那么属于努比亚却地处阿拉伯板块的厄立特里亚、吉布提以及埃塞俄比亚东北部将被分隔出去,成为新大洋中间的孤岛。

新大洋产生和非洲大陆被分割,将大大改变地表形态。到那时,人们看到的将会是五大洋和八大洲。

极地的磁效应

近些天来,有关极地的各类消息不断,首先是国际科联推出了具有历史意义的国际极地年研究计划,在全球正式启动了一项“雄心勃勃”的全球极地研究计划。该计划旨在通过在“极地居民、地球、陆地、海洋、极地冰、大气和太空”等领域的研究来了解和探索极地对地球气候、生态系统和社会的重大影响方面。据说,此项计划将于2007年开展,一直持续到2008年底甚至2009年初,耗资10亿美元左右,此项全球计划涉及了六大洲50多个国家和地区的数千名科学家。10月26日,中英两国宣布将在极地科研和人才培养领域进行战略合作。11月中旬,中国极地考察船“雪龙”

号将从上海出发进行第22次中国南极考察。另有消息,不久的将来,中国将在南极冰穹点建第三座南极科考站。这些消息都使国人对南极的关注度再次升温。

此外,著名的南极勇士、被誉为“中国冰人”的王刚义博士近日宣布,他将挑战北极冰海,欲成为征服南北极冰海的世界第一人。还有媒体报道,在遥远的北极,一场国际“冷战”已拉开帷幕。由于全球气候变暖,使对北极地区进行经济开发成为可能。于是与北极有着密切地缘关系的挪威、丹麦、加拿大、美国以及俄罗斯五国,纷纷采取科学考察乃至军事演习的手段,宣布自己对北极拥有主权。现在,对北极点的主权争夺已不是争土地(岛屿),而是争海域。五国间争夺北极主权的斗争正趋于白热化。

一系列的消息使南北极再次成为人们关注的热点。人们想知道各国及各类组织及科学家们对南北极的关注与兴趣为何与日俱增?其实说白了,一是科学的需要。南北两极蕴藏着无数的科学之谜和信息。20世纪中,已有50多个国家在南北极建立了100多个科学考察站,对两极开展了多学科考察研究,有多项重大科学研究都取得了突破性进展。所以,南北极地区已成为科学研究和实验的圣地。而且随着各国社会、科技、经济发展的需要,要想进一步研究南北极对世界气候、经济和社会的影响,以及人类活动对这些变化所产生的作用,则必须要进行更深入的、系统的、甚至是跨学科和跨国界的合作研究。二是资源的需要。两极地区丰富的渔业资源和蕴藏量极大的石油与天然气资源,及在未来航运中的重要地位,是缓解当前各国面临的资源及生存压力的出路之一。特别是南极,有世界上最大的铁山和煤田、丰富的海洋生物和油气资源、地球上72%以上的天然淡水资源,是地球上至今唯一没有常住居民、没有国界、其巨大的潜在资源未被开发利用的独特地区。

再者,目前极地科学考察已是一个国家综合国力、高科技水平在国际舞台上的展现和角逐,在政治、科学、经济、外交、军事等方面都有其深远和重大的意义。因此,备受各国政治家的高度重视,也是全球科学家的向往。

于是,两极就像巨大的磁铁,就像神话中的宝库,就像潘多拉的魔盒,成为人类希望、追求所在,成为人类不可抑制的欲望。可以想像,随着这些欲望的实现,必将会大大促进人类社会的进步和发展。当然,如果没有相应的保护和协调,也有可能会破坏自然界的平衡,进而导致人类自身的灾难。

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