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        走向深藍(lán),探尋海底的奧秘

        2018-09-05 07:16:10韓喜球
        大眾科學(xué) 2018年7期
        關(guān)鍵詞:生物圈熱液煙囪

        韓喜球

        “在深海里,存在一個(gè)黑暗生態(tài)圈,這里沒(méi)有陽(yáng)光,卻繁衍著大量的微生物,孕育著另一片生命的綠洲!”

        浩瀚的宇南固然廣闊,波瀾起伏的大海更加氣勢(shì)磅礴!我們?yōu)槭裁匆剿骱Q??大家知道?1世紀(jì)人類(lèi)社會(huì)面臨著三大難題:人口膨脹、資源短缺、環(huán)境惡化。全球每年凈增人口約7700萬(wàn),預(yù)計(jì)2025年地球人口將達(dá)到80億。我們每時(shí)每刻,都在消耗地球上的礦產(chǎn)資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)(2011年),每個(gè)美國(guó)人年均消耗約19噸礦物、金屬和燃料,一生(按照78歲)平均需消耗約1500噸。當(dāng)前,全球人口已經(jīng)突破了70億,若按人均年消耗10噸資源估算,每年需要在地球上開(kāi)礦700億噸!一個(gè)個(gè)觸目驚心的數(shù)字,成為人類(lèi)巨大的挑戰(zhàn)。而另一邊的海洋,卻是資源的寶庫(kù)、人類(lèi)活動(dòng)的新空間!

        海洋里面有些什么呢?

        首先是海水資源。海水的平均鹽度為35%,溶解有80多種元素,可以提取的就有50多種,礦物質(zhì)總量達(dá)5x1016噸。當(dāng)前,從海水中提取淡水、食鹽、鎂及化合物、溴等已形成工業(yè)規(guī)模,重水、芒硝、石膏和鉀鹽的生產(chǎn)也有一定的規(guī)模,鈾和碘等化學(xué)資源開(kāi)發(fā)利用更是成熟的技術(shù)??梢哉f(shuō),海洋“探礦”已在路上。

        另一種豐富的資源,當(dāng)屬豐富的海洋生物和基因資源。海洋生物約有20萬(wàn)種以上,海洋植物約2萬(wàn)種,海洋動(dòng)物約18萬(wàn)種。每年有6億噸可供人類(lèi)利用的魚(yú)類(lèi)、蝦類(lèi)、貝類(lèi)、藻類(lèi)等。

        海底里的黑暗生態(tài)圈

        我們知道,地球上的生物離不開(kāi)太陽(yáng),時(shí)時(shí)刻刻、分分秒秒吸收著來(lái)自太陽(yáng)的能量。也就說(shuō),我們地球上的生物生活在陽(yáng)光生物圈里。在這里,植物通過(guò)光合作用,把無(wú)機(jī)碳(CO2)固定,轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳,如葡萄糖、淀粉等,形成了一個(gè)復(fù)雜的生物鏈、生物圈。由于依賴(lài)陽(yáng)光,在水深小于50米的大陸架淺海區(qū),生物量和密度最大,但隨著深度的增加,生物量顯著減少,到深海大洋,生物數(shù)量更是顯著降低。

        然而,在深海里存在著一個(gè)黑暗生態(tài)圈。比如,在海底熱液噴口和冷泉噴口等處環(huán)境極端惡劣,這里高壓、缺氧,這里富含甲烷、硫化氫和重金屬,但這里沒(méi)有陽(yáng)光,卻存在著生命的綠洲,這里繁衍著大量的微生物,組成了一個(gè)黑暗的生物圈。在這里,萬(wàn)物生長(zhǎng)可以不靠太陽(yáng)。這里的初級(jí)生產(chǎn)者是細(xì)菌和古菌,初級(jí)能量來(lái)源于細(xì)菌和占菌通過(guò)氧化環(huán)境中的硫化氫和甲烷獲得化學(xué)能來(lái)還原CO2,制造有機(jī)物。也就是說(shuō),在黑暗生物圈里,存在的是基于化能合成的食物鏈。

        海底還有哪些礦產(chǎn)資源?

        先來(lái)了解一下海洋區(qū)域的劃分,我們的海洋可劃分為大陸架、大陸坡、洋盆以及海嶺。在各個(gè)區(qū)域存在著不同種類(lèi)或者不同量級(jí)的礦產(chǎn)資源。大家知道的“可燃冰”,也叫天然氣水合物.被稱(chēng)為21世紀(jì)的新能源,這是水和天然氣分子(以甲烷為主)在高壓、低溫條件下形成的固態(tài)化合物。世界海底天然氣水合物約含有1.1萬(wàn)億噸甲烷,是所有化石燃料,包括煤、石油和天然氣中碳含量總和的2倍。

        另一種是多金屬結(jié)核,主要分布在4000~5000m的大洋盆地。世界深海底結(jié)核總儲(chǔ)量約15000~30000億噸,僅太平洋表層1m沉積物中的結(jié)核就有1萬(wàn)億噸,從中可提取錳2000億噸、鎳90億噸、銅50億噸、鈷30億噸,分別相當(dāng)于其在陸上儲(chǔ)量的200、120、15和1250倍。

        第三種是富鈷結(jié)殼,其主要分布在與海山上,含Mn、Fe、Cu、Co、Ni等多種金屬,其鈷含量遠(yuǎn)高于多金屬結(jié)核和陸地鉆礦,同時(shí)富集鉑族貴金屬元素。

        另外就是多金屬硫化物,主要分布于海洋中脊和弧后盆地?cái)U(kuò)張中心,為高溫含礦熱液與周?chē)K旌虾罂焖俪恋淼漠a(chǎn)物。主要由磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦和黃銅礦等硫化物組成,富含金銀鉑等貴重金屬元素。

        海洋探測(cè)的奧秘

        深海資源如此豐富,我們要去探測(cè)可燃冰,去尋找海底礦產(chǎn),尋找海底煙囪。第一步則是要繪制出海底地形圖。目前采用聲吶探測(cè),即在船上用聲吶測(cè)出哪里深哪里淺,進(jìn)而繪制海底地形圖。第二步探測(cè)海水中的熱液異常。第三步則近底觀察。第四步進(jìn)行地質(zhì)取樣。2017年2至4月,中國(guó)大洋38航次第一航段,乘蛟龍?zhí)栞d人深潛器遨游印度洋洋底,觀察到了海底“黑煙囪”。在臥蠶1號(hào)熱液區(qū),發(fā)現(xiàn)了17處活動(dòng)煙囪和煙囪群,8處非活動(dòng)煙囪群。

        可以說(shuō)這些發(fā)現(xiàn)只是海底小小的一部分,海洋這么大,還有更多奇形怪茂,更多謎底和奧秘,需要我們更多人、投入更多時(shí)間、精力去探索?。ň庉?任偉)

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