大海里有河吗?如果有河流,比陆地上的河流更大吗?

岳风轻云淡


海洋, 是地球上广大连续的咸水水体的总称。海洋的中心主体部分称为洋,边缘附属部分称为海;

海洋以外未被水淹没的地表被称为陆地;

河, 是沿着陆地地表或地下长条状槽形洼地流动(或间歇性流动)的水流。

可见,大海中是不存在河的。河是在陆地的地表上或地表下的。


生活三棱镜


大海里不仅有河,而且比陆地上的河流更大

如下图所示,这种引人注目的自然奇观从未出现在我们的视野中,也没有出现在任何地图上。为什么呢?因为它位于太平洋表面以下3.2公里处。

蒙特利峡谷远离美国的加利福尼亚海岸,数百万年来一直被这座奇异的“海底河流”塑造。在峡谷口之外,水流在海底切开了一个山谷,延伸了将近640公里,然后才溅入深海的深海平原。


在世界各地都可以找到蚀刻到海底的类似渠道。这些海底河流在格陵兰、亚马逊、刚果和孟加拉等沿海地区被发现。最大的有十几公里宽,延伸到海洋深处数千公里,它们为生活在那里的生物提供了重要的寄托,但是这些海底河流是我们地球上鲜为人知的现象。

在许多方面,海底河流与我们在陆地上看到的河流相似。较小的河流被称为“支流”,流入较大的河流。河流将山谷切入海床,它们沿着蜿蜒的小路行走,甚至可以改变路线。最终,它们以与河口相似的方式溢出到深海深处的平原上。


这些海底通道在1980年前几乎是完全未知的,直到海底声纳制图开始发现它们。许多河流沿曲折的路线穿越海底厚厚的沉积物,从亚马逊河和刚果河等,主要河流的河口延伸到海洋。

这些水下河流不是淡水流过,而是淤积的淤泥和沙子,沿着海床的河道层叠

科学家钻探了通道中的沉积物,沉积物核心表明它们是通过反复出现的沉积物沉积而形成的,这些沉积物似乎会从通道中溢出。

每个沙粒在其自身重量作用下在水中翻滚,一条新的河流像大陆上的雪崩一样,在大陆架上起伏,随着速度和动量不断增加,直到像液体一样流淌。一旦开始,一条海底河一次就可以流动数周甚至数月,一次移动的泥沙量相当于全世界所有陆上河全年的输送量。




然而,事实证明,在深海研究这些过程很困难。将它们与我们对陆上河流的了解进行比较时,我们几乎无法测量这些海底河流的流量。造成这种情况的部分原因是难以研究该深度的环境。发现许多通道的高度超过2公里,并且可以流入4公里的深度。为了达到这些漆黑的深度,需要专门的遥控深海潜艇。

更糟糕的是,河流仅在某些时间流动。流量通过后,该通道可能在数周,数月甚至数年内处于非活动状态。使用研究船可以发射遥控车辆来探索深海,每天可能要花费大量的资金,因此,很少有科学家能够研究这些海底河流。

在2010年发表的一项研究中,Peakall和Parsons将一艘机械潜艇送入了一条横跨黑海底部的深海通道

在这里,他们发现另一种水流正在刻划河道,这次是咸水流,源头是从地中海流来的,通过狭窄的博斯普鲁斯海峡流入黑海,然后流入河道。


由于地中海水比黑海更咸、更稠密,因此两种海水仍保持分离状态,流速约为6.4公里/小时。每秒约有22,000立方米的水通过通道。

直到最近几年,研究人员才目睹了现实世界中的海底泥河。2013年,蒙特利湾水族馆研究所的查理·保尔(Charlie Paull)和他的同事正在使用遥控潜水器探索一个相对较小的水下峡谷,该峡谷距离加利福尼亚海岸仅几公里。潜水器被束缚在水面上方约400m的一艘船上。

图注:底栖探测器放在海床上,并测量其周围的河流活动。

在没有任何警告的情况下,浑浊的水流突然冲向峡谷,而潜水器被困在了峡谷中。五吨重的遥控潜水器从海底抬起并向侧面推,一名潜水器操作员将这种体验描述为“在龙卷风中驾驶潜水器”。

南安普敦大学的埃丝特·萨姆纳(Esther Sumner)在2014年进行的一项分析显示,沉积物流从顶部到底部的厚度为90m,以约6.1公里/小时的速度从峡谷中流下。但是,这是相对较小的流量。

蒙特利湾水族馆研究所的海洋学家现在正在领导开发新技术来研究更大的河流。他们开发了声学的“速度相机”,可以测量从蒙特利峡谷滑落到更深处的山谷的速度。

他们制造了“智能巨石”(排球大小的仪器),也称为底栖探测器。这些探测器可以放在通道里。当沉积物河流动时,它们就会发送回有关如何从海底滚动、滑行和升起的信息。

图注:研究人员在释放探测器

然而,这些巨大的沉积物流动的巨大力量可能使研究它们成为一个挑战

2016年1月,当强大的泥沙流以19.3公里/小时的速度冲下蒙特雷峡谷时,Paull和他的团队丢失了一个固定的监测装置以及安装在其上的一个一吨重的三脚架。在跟随其信标发出的信号后,他们最终在距其原始位置4.8公里处找到了它, 几乎完全被掩埋在泥土中。当他们设法将其拉出时,他们发现车架上的钢板已经弯曲变形。由纤碳维和钛制成的三脚架顶部的浮标也遭到严重腐蚀。

图注:由碳纤维和钛制成的三脚架

面对这种破坏力,很难想象在这些海底通道的长度上仍有许多生命幸存。但是,至少有些物种似乎很活跃。

河床上布满了蜗牛、蛤、甲壳动物、海胆、海参和蠕虫

这些沉积物的流动对峡谷生物多样性产生了重大影响,对于某些种类的物种,这种干扰会导致繁荣,从而使其数量快速增长,而对于另一些物种,其数量直线下降。这取决于一个物种是否是具有快速生长和繁殖的能力。

图注:尽管遭受了严酷的寒冷和压力,生物似乎仍在这样的环境中蓬勃发展。

为了弄清到底发生了什么,科学家们研究了由史前海洋下的沉积物流形成的砂岩。岩石上的洞表明曾经存在钻过沉积物的小蠕虫。他们猜测,水流不仅将氧气和营养物质带入深海,而且还带走了生命,这些蠕虫从较浅的深度被扫下,并在沉淀下来时生活在沉积物中,直到它们耗尽氧气为止。

图注:沉积物中携带的生物可能有助于养活附近的其他动物。

生活在沉积物中的生物可能在这些海底河流的流动方式中发挥重要作用。

2015年的一个研究表明,泥里的微生物有助于把泥土绑定在一起,使沉积物堆积起来。这有助于解释为什么海底河流仅周期性地流动。

英国达勒姆大学的地质学家彼得·塔林(Peter Talling)说:“最大的流量可能是由大陆架上堆积的沉积物的破坏引起的,暴风雨期间的洪水或海浪也可能导致水下的沉积物崩塌”。

这些海底河蕴含强大的能量

在葡萄牙沿海的纳扎雷峡谷中可以找到最活跃的海底沉积河之一。这条河沿着8公里宽的峡谷内的一条狭窄河道流过,然后流过深海平原,靠近水面以下4公里那里有一个海底大堤。每年大约四次,小流量一次流下纳扎雷峡谷几公里。但是峡谷有时会受到更多的袭击,我们称之为“峡谷冲洗浊流” 。


一直在研究纳扎雷峡谷的英国南安普敦大学的Josh Allin说:“这些规模更加庞大,能够从峡谷中侵蚀掉数十立方公里的大量沉积物,并将其运送到深海底。它们似乎发生在几百至数千年的时间尺度上,但从未被直接观察到,我们对其特征知之甚少。”

尽管峡谷冲洗浊流很少见,但了解它们仍然很重要。首先,它们有助于锁定海底沉积物中大量的碳,从而稍微减缓了引起气候变化的温室气体的上升,但是它们也会对我们的生活产生更直接的影响。

1929年,在纽芬兰附近切断了23条水下电报电缆。如今,世界上几乎所有的互联网和银行交易都是通过水下电缆进行的,因此,如果其中许多电缆被切断,将会造成很大的麻烦。

总结

海底河流不仅存在,而且规模非常的大,比大多数的陆地河流都要大的多。这些河流含有大量的泥沙,其中还生活着大量的海底生物。

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科普子期君


没有河,有海沟



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