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第 54 期 2012.5.10

海沟奇观：深渊下的秘密

每时每刻，数万艘船只航行在各大洋面，上百条潜艇隐匿在海水之间。然而人类至今仍对数千米下的深海知之甚少，仅有寥寥几艘“限量版”的深潜器可探入深渊一窥究竟。今年夏天，它们中的一位新锐——中国“蛟龙”号载人深潜器将首次挑战7000米深度，测试地点则是著名的马里亚纳海沟。
    除了在地理课本上出现，海沟进入公众视野的机会并不多。不过正如巍峨的喜马拉雅山是两大地壳板块碰撞的见证，海沟同样有着不凡身世。

吞没海底的地方

    20世纪初，德国学者魏格纳率先提出“大陆漂移说”，但未能成功解释大陆漂移的原理。随着地球探测技术的发展，地质学家于1960年代末提出更为完善的板块构造学说，将地球表面划分为12个大小板块，各板块在地幔的作用下年复一年缓慢移动。
    不过，对于究竟是地球深处的何种力量、以何种方式在驱使着板块运动和沧海桑田，目前仍是学术界的争议课题。

大洋的边界在海沟终结

   河流的冲刷侵蚀，在地表造就了一条条壮观雄奇的大峡谷。其实，海底许多角落还散布着更深、更长的海底峡谷，但这些洋流的造物远非大洋中的最深处。比海底峡谷还要深邃的地方——海沟，是由更强大的地球之力塑造的。
   人们在陆地上可以找到40亿年之久的远古岩层，而现存的大洋地壳基本不超过1.7亿年。数十亿年来，新生的大洋地壳以岩浆状态，从贯穿地球各大洋底的海岭（大洋山脊）之中源源涌出，并以每年几厘米的速度向两侧移动，直到在某个边界猛地插入密度较小的大陆地壳下方，再度化为岩浆。这个边界被称为“俯冲带”，海沟就是其中一部分。
   以太平洋为例，从东北方开始按逆时针方向，阿留申海沟、千岛-堪察加海沟、日本海沟、琉球海沟、菲律宾海沟、伊豆-小笠原海沟、马里亚纳海沟、新赫布里底海沟、汤加海沟、秘鲁-智利海沟等一条接一条，几乎连成环绕整个太平洋的“护洋壕”。这里集中了全球17条主要海沟中的14条，以及全部6条超过10000米深的海沟。
   由于海沟深埋于数千米甚至万米海水之下，因此大部分直到20世纪才被发现。不过它们都有着明显的“影子”：海沟所在的区域，总有对应的岛弧相伴而生。如阿留申海沟对应阿留申群岛、日本海沟对应日本列岛、菲律宾海沟对应菲律宾群岛等。

诞生地震的温床

    日本海洋研究开发机构的研究小组日前发布报告称，此前被认为不会发生地震的海沟周边海底，也有可能成为震源，海沟附近发生的地震会持续较长时间。研究小组称，由于这种地震会使海沟附近的海底地形发生变化，甚至有可能引发巨大海啸。

蠕动的“地球之肠”

从日本、菲律宾到汤加、夏威夷，太平洋岛弧不仅是一串风景优美的“珍珠”，更是火山与地震之地——全球一半以上的活火山在此集中，95%的地震能量在此释放。原因在于这些岛弧本就是海沟的另一面，俯冲带上火山与地震造就的结晶。
    大洋板块向下俯冲时会产生强大张力，并使附近重力高于地表平均水平，从而催生板块边界沿线的地震。海沟中几乎终年持续发生地震，甚至被科学家起了“地球之肠”的绰号（像肠子一样在腹中不停蠕动）。而在海沟对面，火山形成的岛弧受到相同力量作用，地震源自地层深处的板块撞击。
    地震在海沟、岛弧与大陆之间的分布很有规律：在岛弧与海沟区是震源深度70千米以内的浅源地震，越接近大陆震源逐渐加深。
    如果把震源连接起来，大致可以看到一个倾斜的平面，从岛弧、海沟开始以40°倾角向大陆一侧倾斜，好像地球被砍出的一条弧形。弧形的刀痕深入地下700千米，火山、地震以及深部岩浆喷发都集中在了这个“创面”、也就是大洋地壳与大陆地壳的交界面上。较重的大洋地壳在碰撞时向下俯冲，较轻的大陆地壳或被抬高隆起，或被大洋地壳“拽”下去一起沉降。

压力山大的黑暗世界

    今年4月，美国宇航局地球观测站今日公布了一组测绘地图，用声波探测技术绘制了马里亚纳海沟内部的三维景象。研究人员还发现了4座横跨马里亚纳海沟的深水“桥梁”，它们高耸在海底上方约2500米。由于地壳的持续运动，马里亚纳海沟的地貌也在不断改变。

“人类禁地”生机盎然

海沟中最著名的，自然是被称为“世界第四极”的马里亚纳海沟。深渊之下究竟是怎样一番光景呢？
    马里亚纳海沟位于北太平洋马里亚纳群岛以东，为延伸2550公里的洋底弧形洼地，1951年被英国“挑战者8号”船发现。对于其深度，目前国内一般引用的数据是前苏联考察船1957年测得的11034米，而2009年最新的声纳测量结果为10971米。
    除了火山内部，地球表面恐怕就属海沟的环境最恶劣了：在11000米左右的海沟底部，海水压强高达1.08亿帕，是海平面的1000余倍。这里一片黑暗，缺少氧气，水温接近零摄氏度。
    迄今人类只有两次探底海沟底部，分别是1960年的皮卡德和沃什，以及今年3月玩票成功的好莱坞大导演卡梅隆。此外，1990年代以来还有数艘无人深潜器进入渊底考察。
    如此极端的环境其实也有“原住民”存在。皮卡德曾在沟底看到了比目鱼和小虾，并拍下了模糊照片；无人深潜器取回的样本也表明有微生物存在。2011年，科学家利用下沉摄像机拍到10641米深处海床上生活着大量巨型变形虫，体长竟达10厘米（其同类一般只在显微镜下才能看见）！是世界已知最大的单细胞生物。

    克服重重困难潜入万米海沟，现阶段看来似乎并无经济、军事价值，这也是各国对海沟的研究程度甚至少于月球表面的真正原因。然而比之月球上诱人但飘渺的资源，海沟却实实在在是我们所生存星球的一部分，仅仅地震一项就与数十个国家、数以亿计的民众息息相关，深渊中的生物也与我们共享同一个世界。对于海沟，人类需要了解的依然太多。