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世界最深的地方:馬裡亞納海溝

馬裡亞納海溝在太平洋海面11265米以下。

深度發現者號在Subducting Guyot 1的海山壁上進行探索。

馬裡亞納海溝是地球上最深的海洋海溝,是地球上兩個最低點的所在地。

這個新月形海溝位於西太平洋,就在關島附近的馬裡亞納群島以東。海溝周圍地區有許多值得註意的獨特環境,這些環境包括冒出液態硫和二氧化碳的噴口、活躍的泥火山和適應海平面1000倍壓力的海洋生物。

挑戰者深淵位於馬裡亞納海溝的南端,是海洋中最深的地方。它的深度很難從表面測量,但在2010年,美國國傢海洋和大氣管理局使用通過海洋發送的聲音脈沖,將挑戰者深淵的深度定為10,994米(36,070英尺)。2021年使用壓力傳感器的估計發現,挑戰者深淵的最深點是10,935米(35,876英尺)。其他的現代估計值相差不到305米(1,000英尺)。

海洋第二深的地方也在馬裡亞納海溝。這個就是塞雷納深淵,該深淵位於挑戰者深淵以東200公裡(124英裡)處,深達10,809米(35,462英尺),這個深度非常令人震驚。

相比之下,珠穆朗瑪峰海拔8,848米(29,026英尺),這意味著馬裡亞納海溝的最深部分比珠穆朗瑪峰的高度還要深2,147米(7,044英尺)。

問題一:誰擁有馬裡亞納海溝?

馬裡亞納海溝長2542公裡(1580英裡),是美國著名景點大峽谷長度的五倍多。然而,這個狹窄的海溝平均隻有69公裡(43英裡)寬。

由於關島是美國領土,北馬裡亞納群島15個島嶼由美國聯邦政府管轄,美國對馬裡亞納海溝有管轄權。2009年,美國前總統喬治·W·佈什建立瞭馬裡亞納海溝海洋國傢紀念碑,為偏遠島嶼周圍約50.6萬平方公裡(19.5萬平方英裡)的海底和水域建立瞭受保護的海洋保護區。該紀念碑包括馬裡亞納海溝的大部分,21座水下火山和三個島嶼周圍的區域。

馬裡亞納海溝位於西太平洋。

問題二:馬裡亞納海溝是如何形成的?

馬裡亞納海溝是由俯沖區發生的海底造山運動造成的,在俯沖區,兩塊巨大的大洋地殼,即所謂的構造板塊,發生碰撞。在俯沖區,一塊大洋地殼被推拉到另一塊地殼之下,沉入地幔,即地殼下的那一層。在兩塊地殼相交的地方,在下沉的地殼的彎曲處形成一條深溝。在這種情況下,太平洋地殼在菲律賓地殼下面彎曲。

太平洋地殼潛入海溝的地方大約有1.8億年的歷史。菲律賓板塊比太平洋板塊年輕且小。

盡管海溝很深,但它並不是最接近地球中心的地方。因為地球在赤道上隆起,兩極的半徑比赤道的半徑小25公裡(16英裡)左右。因此,北冰洋海底的部分地區比挑戰者深淵更接近地球的中心。

海溝底部的粉碎性水壓超過每平方米703公斤(每平方英寸8噸)。這是在海平面感受到的壓力的1000多倍,或者相當於有50架巨型噴氣機堆在一個人身上。

問題三:馬裡亞納海溝裡有火山嗎?

一連串的火山聳立在海浪之上,形成瞭馬裡亞納群島,與馬裡亞納海溝的新月形弧線相映成趣。在這些島嶼中,穿插著許多奇怪的海底火山。

例如,永福海底火山從類似於煙囪的熱液噴口噴出液態二氧化碳。從這些煙囪裡噴出的液體是攝氏103度(華氏217度)。據美國國傢海洋和大氣管理局(NOAA)稱,在附近的大國海底火山,科學傢們在海面下410米(1345英尺)處發現瞭一個熔融硫磺池,這是地球上其他地方所沒有的。

問題四:馬裡亞納海溝裡住著什麼?

最近的科學考察發現,在這些嚴酷的條件下有令人驚訝的多樣化的生命。生活在馬裡亞納海溝最深處的動物在完全的黑暗和極端的壓力下生存,美國斯克裡普斯海洋學研究所的博士生娜塔莎·加洛說,她研究瞭電影制片人詹姆斯·卡梅隆2012年對海溝的考察的錄像。

馬裡亞納海溝的食物極其有限,因為這個深谷離陸地很遠。加洛告訴媒體,陸地上的植物材料很少能進入海溝底部,從地表下沉的死亡浮遊生物必須下降數千英尺才能到達挑戰者深淵。相反,一些微生物依靠化學物質,如甲烷或硫磺,而其他生物則吞食食物鏈上低於它們的海洋生物。

加洛說,馬裡亞納海溝底部最常見的三種生物是異尖藻類、片腳類和小海參(holothurians)。

生活在馬裡亞納海溝中的馬裡亞納蝸牛魚的CT掃描。在蝸牛魚的胃裡可以看到一個小的甲殼類動物(綠色)。

這些單細胞的異種生物類似於巨大的變形蟲,它們通過包圍和吸收食物來進食。兩棲動物是在深海海溝中常見的閃亮的蝦類清道夫;它們如何在下面生存是一個有點神秘的問題,因為兩棲動物的外殼在馬裡亞納海溝的高壓下容易溶解。但在2019年6月,日本研究人員發現,馬裡亞納海溝“居民“中至少有一個物種使用從海水中提取的鋁來支撐其外殼。

在“卡梅倫2012”年的考察中,科學傢們還在挑戰者深淵以東的區域塞雷納深淵中發現瞭微生物墊。這些成團的微生物以海水和巖石之間的化學反應所釋放的氫氣和甲烷為食。

該地區的頂級捕食者之一是一種看起來很脆弱的魚。2017年3月,科學傢們報告說,他們收集瞭一種不尋常的生物的標本,被稱為馬裡亞納蝸牛魚,它生活在大約8000米(26200英尺)的深度。研究人員在當年2017年5月發表在《動物學報》上的一項研究中報告說,這種蝸牛魚小巧、粉紅色和無鱗的身體似乎很難在如此嚴酷的環境中生存,但這種魚這這種條件下生存卻讓研究人員充滿瞭驚喜。研究作者寫道,這種動物似乎在這個生態系統中占主導地位,它比其他任何魚類都要深入,並通過利用沒有競爭對手的情況下,吞食居住在海溝中的大量無脊椎動物獵物來。

問題五:馬裡亞納海溝被污染瞭嗎?

不幸的是,深海可以作為一個潛在的被丟棄的污染物和垃圾的匯集地。在2017年7月發表在《自然生態學與進化》雜志上的一項研究中,由英國紐卡斯爾大學的科學傢領導的研究小組表明,在20世紀70年代被禁止的人為化學物質仍然潛伏在海洋的最深部分。

在對馬裡亞納海溝和凱馬德克海溝的兩棲動物(蝦類甲殼動物)進行采樣時,研究人員在生物體的脂肪組織中發現瞭極高的持久性有機污染物(POPs)。根據2017年7月發表在《自然生態學與進化》雜志上的一項研究,這些污染物包括多氯聯苯(PCBs)和多溴聯苯醚(PBDEs),這些化學品通常用作電絕緣體和阻燃劑。這些持久性有機污染物從20世紀30年代開始通過工業事故和垃圾填埋場泄漏被釋放到環境中,直到20世紀70年代它們最終被禁止。

研究的主要作者、紐卡斯爾大學海洋生態學高級講師艾倫·傑米遜(Alan Jamieson)在一份聲明中說:"我們仍然認為深海是一個遙遠而原始的領域,不受人類的影響,但可悲的是:我們的研究表明,這與事實相反,這種污染卻更進瞭一步。

事實上,該研究中的片腳類動物所含的污染水平與在泗水灣發現的污染水平相似,泗水灣是西北太平洋污染最嚴重的工業區之一。

深海中微塑料的密度比曾經認為的要高得多。

由於持久性有機污染物不能自然降解,它們在環境中持續瞭幾十年,通過被污染的塑料碎片和動物屍體到達海洋底部。然後,這些污染物通過海洋的食物鏈從一個生物帶到另一個生物,最終導致化學濃度遠遠高於表面污染。

傑米遜在聲明中說:"我們在地球上最偏遠和最難進入的棲息地之一發現瞭這些污染物的超常水平,這確實讓我們認識到人類對地球正在產生的長期的、毀滅性的影響。

馬裡亞納海溝也不能幸免於侵襲世界海洋的塑料污染。2018年9月發表在《地球化學展望》雜志上的一篇論文發現,在馬裡亞納海溝的最低水域,微塑料是驚人的普遍現象,表明這些塑料通過海洋過濾,集中在最深的地方。

問題六:有誰潛入過馬裡亞納海溝?

一個多世紀以來,人們一直在探索馬裡亞納海溝。

  • 根據 "深海挑戰 "號的網站,1875年,"挑戰者 "號在一次全球環遊中使用最近發明的探測設備發現瞭該海溝,卡梅倫在2012年獨自對該海溝進行探險。1951年,"挑戰者II "號戰艦再次對海溝進行瞭探測。挑戰者深淵是海溝最深的部分,以這兩艘船命名。
  • 第一艘到達挑戰者深淵底部的載人船隻是一艘名為 "的裡雅斯特 "的 "深海船",它在1960年完成瞭這次旅程。由美國海軍中尉唐·沃爾什和瑞士科學傢雅克·皮卡德駕駛,該潛水器達到瞭10,911米(35,797英尺)的深度。
  • 2012年,詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)成為第二個到達挑戰者深淵底部的任務的飛行員。這位電影制片人獨自駕駛著深海挑戰者號潛水器,為國傢地理雜志拍攝鏡頭。他下潛的深度與原來的記錄相差無幾,達到瞭10,908米(35,787英尺)。
  • 2019年,探險傢和商人維克多·維斯科沃駕駛DSV極限因素號,打破瞭挑戰者深淵的最深下潛記錄。他下降瞭10,927米(35,853英尺)。
  • 由機器人潛水器進行的無人駕駛的海溝之旅,也擴大瞭人類對這一深海前沿的認識。1995年,日本的 "海子 "無人潛水器從海溝中收集樣本和數據。2009年,美國混合型遙控潛水器涅柔斯(Nereus: 希臘神話中的海神)來到瞭挑戰者深淵的底部,並在那裡停留瞭10個小時,記錄瞭視頻。(據BBC報道,涅柔斯後來在2014年探索另一個深海海溝:克馬德克(Kermadec)海溝時發生內爆)。
  • 2021年9月,一個西班牙探險隊,卡拉丹海洋公司的火環探險隊,第二部分,從馬裡亞納海溝底部收集地幔巖石,其中含有微生物墊。
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