科學探索菌
位於北太平洋西部海床馬裡亞納海溝是地球上最深的地方,其中-11034米的斐查茲海淵是地球海拔最低點。
目前為止只有1960年的“的裡雅斯特號”載人深潛器和2012年的“深海挑戰者號”載人深潛器短暫到達過馬裡亞納海溝最深處,總體而言人類對馬裡亞納海溝的瞭解還是很少很少的。
地球的海洋是由液態水組成的,-11034米的馬裡亞納海溝深處仍然是液態水,好萊塢導演卡梅隆在2012年時乘坐“深海挑戰者號”用了兩個小時才下潛到馬裡亞納海溝深處,當時測量的海底溫度是4℃,壓強為1100個地球大氣壓,事後卡梅隆評價馬裡亞納海溝深處是“地球上最接近另一個星球的地方”
實際上馬裡亞納海溝的溫度是嚴重兩極分化的,在4℃的低溫附近可能存在著300℃到400℃的海底熱泉,畢竟那裡是地球上最深的地方,那些由海底火山構成黑煙筒附近溫度遠遠超過卡梅隆測定的4℃,但總體而言馬裡亞納海溝還是一個又冷又黑的地方。
正常大氣壓下的液態水在100℃時就會變成水蒸氣散發開來,而在1100個大氣壓的環境下,海底火山周圍的海水處於液態水和水蒸氣的混合狀態,目前的生命起源假設中就有一種說法認為地球的原始生命誕生於類似馬裡亞納海溝深處的海底熱泉附近,靠著海底火山從地球內部帶上來的硫化氫和硫酸鹽類過活。
宇宙探索未解之迷
美國著名導演詹姆斯卡梅隆在2012年3月隻身一人潛入到馬裡亞納海溝10929米深處。這是人類歷史上第二次載人潛水器探底馬裡亞納海溝。在返回海面後,詹姆斯卡梅隆不無感慨的說:海溝極其荒涼,黑暗,這裡是地球上最像外星球的地方!
圖示:卡梅隆乘坐深海挑戰者號下潛馬裡亞納海溝
馬裡亞納海溝最深的地方是斐查茲海淵,深度為11034米,詹姆斯卡梅隆下潛的地方只比最深的地方淺105米。這算是已經非常接近海溝的最深點了。這裡的海水壓力相當於大約1100個大氣壓,然而這裡的海水仍然是液態的,溫度只有2℃。這裡是一個高壓,低溫、黑暗的世界。這裡並非大家想象的那樣高壓、和高溫並存。
圖示:馬裡亞納海溝
卡梅隆下潛的馬裡亞納海溝海底沒有海底火山和海底熱液噴口,因此海水的溫度很低。然而在一些極少數的海域,受到地熱的影響,海洋底部有熱液噴口的存在。在這些熱液噴口的周圍,水溫顆高達380℃。在正常的壓力下,水在100℃的時候就會沸騰。然而這裡是萬米深的海底,水壓是地球標準大氣壓的1000倍以上,因此即使是水溫早已遠超出了正常水的沸點,這裡的海水還是不會沸騰的。
海底的熱液噴口是海底生物賴以生存的能量獲取地點。它們就像太陽一樣為海底生物提供著生命所需的能量。
圖示:深海熱液噴口
因此,在馬裡亞納海溝深度1萬米的海洋底部,那裡雖然海水壓力極大,但是海水還是液態的;這裡終年見不到陽光,海水的溫度只有幾攝氏度。只有極少數受地熱影響的海洋底部,水溫可高達300℃以上,但由於海水壓力的影響,水還是液態的。
這就是我的觀點,歡迎大家點評!
兔斯基聊科學
馬裡亞納海溝最深處超過11000米,是世界上已知的最深的海洋最深處。海水和空氣不同,這麼深的海水,下面的海域壓力大的驚人,在最深處,甚至超過了1000個大氣壓。
而人類不借助設備,一般也就能下潛一百多米,再深入一點,會面臨諸多問題,最大的問題就在於身體不能正常供血,造成心臟衰竭、昏厥等情況。那麼,在這麼深的海水裡,如此高的壓強下,最深處的水還能以液態的形勢存在嗎?
化學知識告訴我們,隨著氣壓的升高,水的冰點會有所提升,也就是說,氣壓高到一定程度後,就算是零上好幾度,都可能結冰,所以,在超過1000個大氣壓的海底,我們有理由相信下面已經結冰。
實際上,馬裡亞納海溝裡的海水,並沒有結冰
1960年的時候,科學家們坐了特製的潛水器,終於下潛到了這片海域的最下端,這裡的氣壓高達1100個大氣壓,但是在下面並沒有發現什麼冰塊。對這一區域的海水測溫後,大家發現這裡的水溫在2度左右。也就是說,起碼在這次的探索中,我們並沒有在這片海域中發現冰塊。
如此深的海域,下面處於絕對黑暗的狀態,根本沒有任何光線能夠照下來。所以下面的海水得不到任何的溫度補充,幾乎永遠處於一片冰涼的狀態。但是兩度的水溫,為何能保證海水不結冰呢?按理說,這麼高的氣壓,很可能會結冰了。
韓國的科學家曾經對常溫下的水做過實驗,在1萬倍的氣壓之下,常溫下的水有了結冰的跡象。那麼,2度左右的水,確實是有可能結冰的。但是,別說在1960年沒發現,在後來的探索中,也從未發現下面有冰塊的存在。
為什麼會這樣呢?
原來,水在高氣壓下會結冰,但是像韓國的那個實驗,是用純水測試的,一旦在水裡融入一些雜質,結冰溫度也會受到改變。我們知道冬天下雪以後會撒鹽來融雪,就是因為氯化鈉易溶於水,而含鹽的水是不能結冰的。
相信大家也知道,海水裡面含有大量的鹽分,我們吃的鹽以前有很多都是從海上曬出來的。所以海水裡面含有大量的鹽,當然還有其他的金屬離子,最終就導致了,即便是氣壓很高,溫度很低,海水都不容易結冰。
其實,有部分海域的水溫,高達幾百攝氏度
這片海溝的形成,和大陸板塊撞擊有關,而因為這樣的撞擊,導致在這片海域中不斷髮生著強烈的火山噴發。
在靠近火山口的地方,因為熾熱的岩漿的作用,這裡的水域常年處於“燒開”的狀態,溫度達到可怕的300多度。所以,究竟下面的海水有多少度,這個問題是不好回答的,低的地方有兩度左右,高的地方有幾百度,那處於這兩者之間的海域,顯然溫度處於一箇中間的水平。
當然,我們對海底的探測,甚至還不如對月球的探測來的多,在那些為探測到的區域,究竟有沒有冰塊,這個誰也說不準。
小小嬴政
馬裡亞納海溝可不止1萬米深啊,那是一個陸地上生存的同學們絕對想象不到的世界。
1萬米以下的水仍是液態,因為有人到達過,親自測試了
馬裡亞納海溝的最深處,名字是查林傑海淵。1995年,日本海洋科技中心“海溝號”無人潛水器對其進行了第一次完整的測量。由於深海中光波及無線電波均無法應用於通信,“海溝”號採用光纜通信。操作人員在母船上對“海溝”號進行操作。“海溝”號進行了試樣採集及拍攝等考察活動,最後將一塊書有“海溝”字樣的紀念碑樹立在海底。
至今為止,直到目前,全世界只有三位深海探險者(瑞士工程師Jacques Piccard、美國海軍上校 Don Walsh、大導演James Cameron),完成了這個看似不可能的史詩之旅:成功探底11000米深的最深海底。客觀的說,還不如登上月球的人類個數多。
深海的環境和溫度如何?
深海之所以讓人望而卻步,在於它巨大的水壓。陸地上的同學們,身上承受著1個大氣壓的壓力,相當於一平方釐米的面積上承受1.034公斤的壓力。馬裡亞納海溝最深的地方海水的壓力相當於1100個大氣壓。當你在馬裡亞納海溝底部行走時,你身上等於壓上了275000個人的重量。
而在馬裡亞納海溝永恆般黑暗而安靜的世界中,溫度只有2℃。對於人類來說,這裡不比地獄的環境舒服多少吧。
沸騰的海底也是存在的
當然,不是所有的海底都是如此高壓、黑暗、寒冷,是生命望而卻步的深淵。
受到地熱和海底火山等的影響,海洋底部有熱液噴口的存在。在這些熱液噴口的周圍,水溫顆高達380℃,這是一種特殊狀況,被稱為超臨界水。當海底溫度、壓強達到臨界點後(T≥374.3℃,P≥22.1MPa),海水將處於特殊狀態,此時的液態水和水蒸氣將融合在一起,成為一道熱泉。
海底熱泉的出現,同時也帶來大量的硫化氫和硫酸鹽類。硫化細菌可以通過化學能進行有機物合成作用,為沒有陽光的海底,帶來一片對於海洋生物來說,難得的深海生命綠洲。
哥斯拉在哪裡?
按照生態學的觀點,一個完整的食物鏈中最重要的就是自養型生物,簡單的說就是綠色植物以及微生物群落等,它們可以通過日光能進行光合作用生成有機物,滿足自我生長繁殖的同時,順便提供免費的午餐給異養型生物。
深海這些都一無所有。當然對於只吃核輻射的哥斯拉等狂暴巨獸們,這都不是事,現不現身,就看它們的心情啦。但願人類好運吧!
貓先生內涵科普
馬裡亞納海溝是已知世界上最深的海洋深處,深度超過11000多米,人類目前有能力載人下潛到這個深度的只有美國一家,其他國家最多是使用無人潛水機器人,活人根本下不到這個深度,有能力搞深海研究的國家不超過十個,我國的深海研究載人潛水最大深度7000多米不到8000米,深海潛水機器人可以下潛到接近11000米。
馬裡亞納海溝的地理位置是在日本南邊,日本本土剛好在馬裡亞納海溝邊上不遠,與之相鄰,日本是一個地震多發的島國,為什麼日本地震多發,其實就是跟日本的地理位置有關,剛好在地殼板塊邊上,板塊活動導致產生地震,而馬裡亞納海溝和日本海溝相連緊挨這裡,日本的多發地震跟馬裡亞納海溝有一定的關係,這個平均深度超過6000米,最深深度超過11000多米的海溝讓日本寢食難安。
已知測量的數據來看,一萬一千米左右的地方大約擁有1100多個大氣壓,超出我們地表1000多倍,普通人造設備下去就直接被壓成鐵餅,但是在已知的條件下,人類在海底8000米左右的地方還發現了有海洋生物存在,這個發現讓人類徹底認識到了生命的頑強定義。
海洋深處超過1000米以下陽光的光線就會完全消失,剩下的就是無盡的黑暗和寒冷,距各國調查發現,海洋深處越深的地方海水就會越冷,馬裡亞納海溝海溝深處的海水水溫大概是2度左右,離形成冰點其實只有一步之遙而已,部分特殊的海底會有冰塊的存在,但是那些冰塊並不是普通海水,而是一些比較特殊的氣體在海底高壓低溫的環境下形成的固體。
目前在最深的馬裡亞納海溝海溝沒有發現海底溫度和壓力能使海水固化結冰的條件,馬裡亞納海溝深處仍然是液態的海水,這是水壓遠遠超過淺的地方,而且馬裡亞納海溝是地殼運動非常頻繁的地區,這個地區還有海底火山活動,所以會有不少的地方水溫會達到百度以上的高溫。
馬裡亞納海溝是世界上最深的海溝,也是目前世界上最神秘的地方之一,人類對海洋的瞭解是比較小的,在廣闊的海洋下面有太多我們未知的東西,人類目前的能力也只能瞭解海洋的皮毛,都說海洋是生命的搖籃的確沒錯,8300多米的海底還有一些小型魚類生存,不得不說在那種環境下能生存的生物就是奇蹟。
無法超越的足跡
1萬米深海的水,壓力十分大,物質狀態處於液態和氣態之間,即超臨界狀態的水,溫度可以達到400℃以上。
馬裡亞納海溝最深處超過11000米,是世界上最深的世界上最深的海底。相應的深度自然就會有相應的壓力,在馬里亞納最深處甚至超過了1000個大氣壓。深海由於陽光無法達到,溫度很低,接近零度,由於海水和海底的摩擦,以及深層海水和表層海水之間的熱量傳遞,深海水接近卻不能到達零度。
馬里亞納海底的溫度是嚴重兩極分化的,因為在4℃低溫附近可能存在著300℃-400℃的海底熱泉,但總體而言,馬里亞海納海底是個又冷又黑的地方,在正常大氣壓下的液態水在100℃時,就會變成水蒸氣散發開來,而在1100個大氣壓的環境下,海底火山周圍的海水處於液態水和水蒸氣的混合狀態,海水會被加熱,可以輕易超過臨界溫度,變成超臨界狀態。
水在高氣壓下會結冰,但是馬裡亞納海溝的形成,和大陸板塊撞擊有關,而因為這樣的撞擊,導致在這片海域中不斷髮生著強烈的火山噴發。在靠近火山口的地方,因為熾熱的岩漿的作用,這裡的水域常年處於“燒開”的狀態,溫度達到可怕的400多度。
因此1萬米水深的溫度是多少,歸根於海域和地理位置,低的地方有兩度左右,高的地方有幾百度,那處於這兩者之間的海域,顯然溫度處於一箇中間的水平。
我要嚯冷水
馬裡亞納海溝是地球上最深的地方,深度達到11034米深,整體寬度大約70公里,最深的地方位於斐查茲海淵。
大導演卡梅隆曾拍攝一個紀錄片親自駕駛下潛器下潛到10929米深的海底,下潛了大約兩個小時之後在海底探測三個小時作用,海溝底部漆黑寒冷測得溫度大約是4攝氏度。不僅寒冷而且高壓,簡單計算一下每下降十米大約是一個大氣壓強,那麼馬裡亞納海溝底部的壓強達到1100個大氣壓大約是110Mpa。
陽光穿過海面最多也就作用到一二百米的深度,在這個層次有植物類可進行光合作用。繼續往下沒有陽光照射,溫度會越來越低。到達海底大約溫度是4攝氏度左右。如果海底有火山或者熱泉,那麼溫度就不一樣了,這裡的熱量來源就是地球給提供的了。
海底熱泉周圍的溫度一般處在300~400攝氏度中間,有的地方會超過400攝氏度。有的人可能會問400攝氏度的水不早都成了水蒸氣了嗎?其實這是一種特殊狀況,被稱為超臨界水。當海底溫度、壓強達到臨界點後(T≥374.3℃,P≥22.1MPa),海水處於特殊狀態,這個時候水在高溫下膨脹的密度與水蒸氣在高壓下被壓縮後的密度相等,這意味著此時的狀態就是液態水和水蒸氣的融合狀態,性質也變得特殊。
海底熱泉的出現會從地球內部帶上來大量的硫化氫和硫酸鹽類,硫化細菌可以通過化學能進行有機物合成作用,這樣在沒有陽光的海底,也有了類似於植物的生物鏈基礎。一些濾食性動物也有了食物來源。
有生物學家認為海底熱泉很可能是地球生命的搖籃,一切都是從海底黑煙囪起步的。
科學黑洞
每年的夏天我都會帶旅行團參觀美國海軍海底博物館,那裡展出一臺實物潛艇Trieste,就是1960年1月23日,有兩個美國海軍駕駛這艘潛艇,下潛35800英尺(10911.84 米)。這是人類的一大創舉,世界上有12個人到過月亮,但只有兩人到達地球的最深海洋。後來美國覺得這項探險活動沒有太大意義,所以沒有向這方面繼續探索。
介庸
雖然數千名登山者成功登上了地球最高點珠穆朗瑪峰,但下降到了地球最深處的太平洋馬裡亞納海溝深處的挑戰者只有寥寥幾人。
馬裡亞納海溝位於菲律賓以東的西太平洋,平均距離馬里亞納群島以東約200公里,在關島附近的馬里亞納群島以東,是地殼中的一個新月形疤痕,長2550公里。最深處在關島附近的馬裡亞納海溝,名為勇士一號深淵,它深達11034米,如果珠穆朗瑪峰落入馬裡亞納海溝,它的頂峰仍將在水下2公里以上。馬裡亞納海溝包含了地球上已知的最深點、冒出液體硫磺和二氧化碳的噴口、活的泥火山和適應1000倍於海平面壓力的海洋生物。
馬裡亞納海溝是由俯衝帶產生的,在俯衝帶中,兩塊巨大的海洋地殼板塊相撞。在俯衝帶,一塊大洋地殼被推拉到另一塊之下,沉入地幔,即地殼之下的一層。在兩塊地殼相交的地方,在下沉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之下彎曲。太平洋地殼,也被稱為構造板塊,大約有1.8億年的歷史,在那裡它潛入海溝。
由於其極端的深度,馬裡亞納海溝被籠罩在永恆的黑暗中,海水是液態的,溫度僅比冰點高出幾度。大部分區域溫度大約在2攝氏度左右,不過海底的水溫並非處處均勻的,有些地方甚至能達到數百攝氏度高溫,它們所在的地方就被稱為海底熱泉,雖然溫度很高,但對周圍水溫的影響範圍並沒有多大。海溝底部的水壓超過每平方米703公斤,約為海平面標準氣壓的1000倍。當於相當於50架大型噴氣式飛機堆在一個人身上。馬裡亞納海溝底部充滿二氧化碳,但是這些二氧化碳已經被壓強壓縮成了液體。有些小火山口直接碰出的是二氧化碳熱液。
最近的科學考察發現,在這些惡劣的條件下,生命異常多樣化。生活在馬裡亞納海溝最深處的動物在完全黑暗和極端壓力下生存,馬裡亞納海溝的食物極其有限,因為峽谷深處遠離陸地。樹葉、椰子和樹木很少能進入海溝底部,而從海溝表面下沉的死浮游生物必須下降數千米才能到達海溝底部附近。相反,一些微生物依賴於化學物質,如甲烷或硫,而其他生物則吞噬食物鏈下游的海洋生物。比較常見的生物有蝦狀的兩足動物和小海參。在那麼深的地方,居然可以發現有垃圾塑料袋,可見人類對於海洋的汙染已經無處不在了。
雖然人類已經可以踏足附近的其他天體去探索各種未知奧秘,但是人類對海底深處的世界依舊是非常陌生的,好多地方人類還沒有抵達過,我相信在那些海底深處肯定深藏著很多未解之謎等待人類去探索,當然還有很多失落的寶藏。
環球科幻
世界最深的地方便是馬裡亞納海溝,該海溝深度達到了11,000米之深。這一深度超過了世界最高峰珠穆朗瑪峰的高度8844米!可以說是地球上最為神秘的幾個極限之一。
馬裡亞納海溝位於太平洋的西部海域,位於日本的東南地區和菲律賓的東北地區海域!具體的深度至今存疑。這是因為人類尚無真正的技術手段探明世界最深處的深度和具體位置。
1960年,美國科學家曾經搭載美國海軍研製成功的載人潛水器“迪麗亞斯特”號下潛至海底10916米的深度!這一人類歷史上下潛深度最深的世界紀錄為美國人於2012年打破。
美國好萊塢導演詹姆斯·卡梅隆獨自乘坐“深海挑戰者”號花了大約兩個小時的時間,下潛至10926米的馬裡亞納海溝的底部!隨後在這一深度潛行了約三個小時後上浮至海面。但是詹姆斯·卡梅隆探測到的這一深度是不是地球上最深的地方依然存疑。
首先,海平面以下11,000米的地方壓力高達1100標準大氣壓!而這一深度下海水的溫度大約只有2~4攝氏度。至於海水的狀態當然是液態!並且陽光只能穿透海水約1千米,也就是說海下11,000米的地方經年累月都處於黯淡無光的黑暗之中。但是就是這樣的地方依然有原始的深海生物存在。由此可見生命之頑強和大自然的魅力。
中國的蛟龍號載人潛水器近年來不斷對深海進行探索,下潛深度也不斷在增加。目前已經能夠實現載人下潛7062米的深度。中國人自古以來的“上九天攬月,下五洋捉鱉”的夢想正在逐步實現。