马里亚纳海沟一直未被发现,直到英国皇家海军挑战者号上的一名船员在毫无戒备的情况下将一根加重的绳子放入其巨大的深处。

1875年3月23日,英国皇家海军挑战者号停靠在马里亚纳群岛西南的太平洋中部,进行例行的深度探测。就像他们之前无数次做过的那样,船上的英国科学家和水手们把一根加重的绳子放进水里。然而,与其他时候不同的是,绳子一直在下降,似乎没有尽头。
在接近8229米后,它终于触底,这是人类第一次进入后来被称为马里亚纳海沟的地方。
正如后来的探险所揭示的那样,马里亚纳海沟在其最深的地方实际上深达10972米。这比珠穆朗玛峰的高度还要深。在这样的深度,水压大约是水面压力的1100倍,相当于一头非洲大象站在一个人的拇指上。
没有光线能穿透那么深,水温徘徊在接近冰点的地方。“马里亚纳海沟是我们这个星球上最著名和最极端的环境之一,”研究人员在2020年的《化学物理杂志》上写道。
马里亚纳海沟是由太平洋板块在菲律宾海板块下方滑动形成的,在西太平洋呈弧形延伸超过2414公里。格林格解释说,世界上大多数其他深海沟同样位于太平洋,沿着所谓的“火环”。
在英国皇家海军挑战者号探险队之前,没有人知道马里亚纳海沟在那里。
英国皇家海军舰艇挑战者号

1872年至1876年,英国皇家海军挑战者号在大西洋和太平洋进行调查。
1872年,在英国皇家学会科学家的敦促下,一艘名为“挑战者号”(HMS Challenger)的英国军舰进行了改装,配备了实验室和存储空间,并拆除了大部分火炮。这些科学家计划进行一次全球海洋研究之旅。尽管会执行一些军事任务,但英国海军同意以科学为先导。
1872年12月21日,挑战者号载着六名科学家和大约250名水手和军官从英国出发。在第一次穿越大西洋之前,这艘船几乎立即遇到了风暴,驶向葡萄牙和加那利群岛。
后来,它又穿越了几次大西洋,绕过好望角,在被冰拦住之前接近南极洲,访问了澳大利亚、新西兰、香港、菲律宾、新几内亚和日本,穿过太平洋到达南美洲,途经夏威夷,然后在回家的路上绕过合恩角。
当挑战者号于1876年5月24日返回英国时,它已经航行了近7万海里。
船上的科学与危险
每隔321公里左右,挑战者号上的科学家就会建立一个观测站。他们在滑轮上放下一根加重的麻绳,确定了每个站点的水深,并采集了沉积物样本。
一般来说,他们还会疏浚海底以捕捉生物,记录不同深度的温度,收集水样并测量电流。
这项工作可能既困难又危险。绳子第一次使用时就断了,连在上面的仪器都丢了。还有一次,在加勒比海,一名水手因为疏浚绳的张力太大,把甲板上的一块铁块撬了下来,把它飞到了船的另一边而丧生。在太平洋,一名科学家死于感染。
“挑战者”号的航行发现了数以千计的新物种,并证明了即使在极深的海底也可能存在生命。它在深海沉积物中发现了宇宙尘埃,彗星和小行星的残余物。它还挖出了多金属结核,这些结核在太平洋部分地区“铺满了海底”,引起了矿业公司的兴趣。
马里亚纳海沟的发现
挑战者号还发现了马里亚纳海沟,这是一件出乎意料的事情。当这艘船驶向日本时,它在马里亚纳群岛最南端的关岛西南约281公里处建立了一个观测站。通常情况下,船长在收集数据时启动发动机以保持船舶稳定。但是,当风很小的时候,他决定节省煤炭并漂浮起来。
加重的绳子被放下,测量出大约8229米。在挑战者号在世界各地进行的近500次深度探测中,这是迄今为止最深的一次。
实验重复了一遍,结果仍然成立。两次都是如此深的巨大水压压坏了测深绳上的温度计。科学家们将该区域命名为“斯怀尔深”,以挑战者号的导航副中尉命名。
随后的探险
“挑战者”号的科学家没有意识到他们是在一条壕沟之上。直到很久以后,海底的全部轮廓才被绘制出来。1899年,一支美国探险队在该地区放下了一根超过9619米的绳子。然后,在20世纪50年代初,一艘英国海军舰艇挑战者二号使用回声测深仪记录了10863米的深度。
挑战者深度是马里亚纳海沟最深的部分,从那以后,人们用单波束声纳、多波束声纳、侧扫声纳和压力传感器对其进行了多次测量。尽管测量结果略有不同,但最近所有的测量结果都表明,挑战者深渊的深度在10972米左右。

1959年11月15日,雅克·皮卡德(右)和欧内斯特·维吉尔在测试潜入马里亚纳海沟之前,将铁丸压舱物装入潜艇。
1960年,瑞士海洋学家雅克·皮卡德和美国海军中尉唐·沃尔什成为第一批访问海洋最深处的人类。尽管潜水器的塑料窗户在压力下破裂,但他们还是在海底呆了20分钟。
直到2012年,电影制片人詹姆斯·卡梅隆乘坐“垂直鱼雷”潜艇独自降落,才有其他人进入挑战者深渊。自2019年以来,其他几个人也同样到达了马里亚纳海沟的底部,包括沃尔什的儿子凯利、宇航员凯西·沙利文和冒险家维克多·维斯科沃。
底部是什么?

2016年,在马里亚纳海沟进行遥控潜水时看到的水母。
即使在挑战者深渊的极端条件下也有生命存在。虾状的片脚类动物可能非常丰富。如果你放下诱饵,你会看到数百只片脚类动物很快就会游过来。
还有半透明的海参、微生物和外叶藻(可以长得和人的拳头一样大的单细胞生物)。鱼类,包括深渊狮子鱼和海鳗,也生活在马里亚纳海沟。

在谜海山发现了一个塑料袋,可能是从渔船上被吹到海里的。
然而,人类正在影响这些栖息地,甚至在我们知道那里有什么之前。例如,2016年的一次远程操作任务在马里亚纳海沟底部发现了一个塑料袋,深海片脚类动物被发现正在摄入微塑料。此外,深海中的氧气浓度正在下降,这在很大程度上归因于气候变化。