海底湖泊

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闭上眼睛试想这样一个画面:一汪汪的湖水,每个湖都不大,错落地点缀在大地上。一阵风吹过,湖水泛起一圈圈涟漪,轻拍着堤岸。不管是在沙漠还是在草原,这定是一个水草丰美,生意盎然的地方。如果将这个场景平移至一千米以下的深海,你是否会觉得不可思议:海洋是一个由咸水充满的水体,不管是湖泊还是河流,一旦汇入海洋,就与海水融为一体,哪还有海水和湖水之分呀。这些湖泊是如何存在于海底的呢?又是在什么时候形成的呢?它们是否也如陆地湖泊一般生意盎然呢?让我们跟随着鹦鹉螺号探险船(Exploration Vessel Nautilus)在美洲大陆的墨西哥湾海底开启一场神奇探险之旅吧。
  机器人发现海底湖泊
  2014年7月,来自海洋探险组织(Ocean Exploration Trust)的科学探险队登上了长达64米的鹦鹉螺号。不同于儒勒·凡尔纳的科幻小说《海里两万里》中神通广大无所不能的 鹦鹉螺号潜水艇,这艘鹦鹉螺号探险船不能潜水,真正大显神通、与海底湖泊“亲密”接触的是两个远程遥控水下“机器人” —大力神(Hercules)和百眼巨人(Argus)。顾名思义,百眼巨人的强光能为大力神照射出一幅海底鸟瞰图,而大力神则靠两条力大无穷的操作臂来勘测海底。鹦鹉螺号的运气极佳,在墨西哥湾1300米的海底发现了一个以前从未被发现过的海底湖泊。 探险者们兴奋地将其昵称为:“绝望的极可意”(Jacuzzi of Despair)。如果你亲眼看到这个湖泊一定会感叹“这怎么可能!”
  随行船员麦吉·库克在其工作日记中这样感叹道:“我真的被海底湖泊深深吸引住,就像一个被神秘的鬼怪故事吸引而不愿去睡觉的小孩,想要24小时盯着来自大力神的现场勘测直播!
  这个海底湖泊长约30米,湖深可达5米,湖水较浑浊,与海水有着明显的分界面。当大力神将摇臂伸进湖水中时,湖面泛起的涟漪一路向着湖堤荡漾开去。对,这个海底湖泊还有一个湖堤。湖堤边缘有许多大大小小的凹坑,注满了墨蓝的湖水。乳白色的湖堤像海岸线一样光滑地往下延伸,堤岸之下的海床上爬满了贻贝和小虾。而湖中却感受不到任何生命的气息,只是时不时会看见有鱼儿在湖上遨游。就像在天空翱翔的飞鸟掠过一般,它们从不在湖面驻足片刻,更不会一头扎进湖中。偶尔有那么几只好奇心爆棚的小虾或海胆们,匍匐着爬到湖堤边,最后竟然都——落得个浮尸湖面的下场。更奇特的是,当把重达2400千克的大力神沉入湖中探测时,大力神竟然能纹丝不动地漂浮在水面!到这里,你大概对这个神奇又诡异的海底湖泊又多了几个疑问。
  为什么湖水不会和海水混合?为什么凡是接触过湖水的生物都必死无疑,而湖周围却茂盛地生长数量众多的贻贝?为什么上千千克的重物漂浮在湖面不会沉入湖底?
  接下来为你揭晓答案。
  湖水和海水不会混合!
  这些海底湖泊都有个共同的名字——盐卤池(brine pool),它们一般位于500米以下的海底,大多数分布在海平面以下1000~3000米。
  那么湖水和海水之间清晰可见的分界面又是怎么回事呢?如果你在脑海里难以勾勒出被海水包围着的湖泊的样子,就请想象一杯鸡尾酒。简单地说,鸡尾酒就是将各种酒兑在一起,再辅以各种配料而成。而制作一杯成功的具有明显颜色分层的鸡尾酒最关键的在于,倒酒时一定要将密度大的液体先倒入酒杯,然后将酒依次按照从大到小的密度倒入,这样各层颜色便不会混合在一起,一杯完美的彩虹鸡尾酒就调制而成了。和鸡尾酒的原理一样,盐卤池水体的密度远比海水要大,所以与海水分隔开来,成为海底独特的水体。当然,盐卤池的存在,还与其形成年代有多久远有关(对应鸡尾酒调制中密度大的先倒入)。
  湖面能浮起千斤重量!
  盐卤池最大的特点,就像它的名字,盐浓度极高,可达海水的3~5倍。正因为高浓度的盐分含量,湖水的密度远远高于海水,能够提供巨大的浮力,这就解释了为什么重物可以漂浮在湖面而不下沉。而这里的“盐”,牵起了亿万年前盐卤池形成的最初原因。
  在远古的中生代侏罗纪时期,那曾经是恐龙霸主统治陆地的鼎盛时期。那时,墨西哥湾还是一片闭塞的浅海区域,海水蒸发让这个区域沉积了厚度可达8000米的盐层。当墨西哥湾再度与大洋连通时,海水不断灌满海湾,海平面不断上升。而盐层,因为其上面覆盖的沉积物,在海水涌入时得以保存。并且,海水带来新的沉积物又变本加厉地覆盖于其表面。当盐层不堪沉积物的重负所压时,盐层的构造发生扭曲和变形,引起了盐分运动。通常盐分的运动会使盐层挤入上层沉积物中形成盐丘或者冲破沉积物的束缚流溢出来,与此同时,也造成了沉积物的不断下沉凹陷。而流溢出来的盐分一接触海水就形成了一种超盐性的水体,这就是盐卤池。
  湖内—生命禁地,
  湖外—生机盎然!
  盐卤池的盐浓度这么高,那湖内会有生物吗?答案是,没有。因为这个剂量的盐分对生物来说都是致死的。就像鹦鹉螺号发现的误入湖中的小虾,像是被盐渍了一般,蜷缩着身体如同一具干尸。正是这样,能让虾不腐烂长久保存下来,对化石的研究有一定价值。既然湖内不存在生物,那湖边的贻贝又是如何生存下来的呢?并且,盐卤池一般分布在深海,那是阳光永远无法穿透的地方,没有进行光合作用的初级生产者,其他生物又如何生存呢?
  回答这个问题,我们不得不提到冷泉(cold seep)。盐卤池的出现往往伴随着冷泉的存在。冷泉并非真的冷,它的温度并不低于周围的海水温度,甚至还会略高些。之所以称之为冷泉,是与另一种海洋独特现象,即温度较高的热液相比较而言的。冷泉被称为海洋沙漠中绿洲,因为冷泉的泉眼喷涌出硫化氢、甲烷以及其他富含碳氢的化合物。这些化合物能被海底大量存在的、利用化能作用进行初级生产的极端微生物(一般是细菌和古菌) 所利用。而盐卤池边缘存在着大量的化能微生物,而贻贝等生物又通过摄食化能微生物代谢产生的糖分存活下来,它们之间存在着极其重要的共生关系。所以,贻贝层上往往覆盖着菌落层。除了贻贝,这里还生存着某些虾类、螺类以及管虫,都与化能微生物共生而活。
  试设想,一旦没有了甲烷等化合物,化能微生物会消失,贻贝也将不复存在。在沙特阿拉伯红海下850米的地方,就有这样一个“死湖”。这个盐卤池-冷泉系统名为“Thuwal Seep”,是由阿卜拉国王科技大学红海探险队(KAUST Red Sea Expendition)于2011年发现的。在这里,盐卤池的周围只剩下一圈贻贝贝壳的残骸,表明这里曾经有能够喷出甲烷的冷泉存在,而如今,冷泉不再喷涌甲烷,贝壳也都已经孤寂地死去。但贻贝的减少,却使得其他海洋生物在这里繁荣生长,形成了具有独特生物多样性的盐卤池-冷泉生态系统。
  我们清楚了盐卤池的一些原理,但实际上,目前对于盐卤池,或是冷泉的研究是少之又少的,更别提对其利用和开发了。一切未知的谜都有待科学家们去解答。而或许,当你看过这篇文章后,在未来的某一天,你也会成为这其中解谜的一员。
海底湖泊
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