深海黑烟囱及深海热液动物群的发现,是20世纪海洋科学领域的重大成果之一。这一发现不仅拓展了人类对深海生态系统和地球化学循环的认知,还为生命起源和演化的研究提供了全新视角。
在中文文献中,关于其发现历史的记载存在诸多偏差与谬误,事实上,这一伟大发现是长期且有计划的科学研究探索的结晶,而非偶然的邂逅。
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19世纪,海洋科学研究刚刚起步,科学家们便开始捕捉到一些与深海热液活动相关的蛛丝马迹。
1888年,俄罗斯的科研船只在红海600米深处进行常规水温探测时,首次记录到异常的水温数据。这一发现打破了当时人们对深海稳定低温环境的认知,引起了科学界的广泛关注。
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6年后,瑞典的船只也在同一区域进行考察,再次确认了此处海水温度明显高于周边海域的异常现象,并且还观察到一些伴随的异常情况,如海水颜色和透明度的微妙变化等。
由于该区域临近宗教圣地,这一神秘的自然现象引发了社会各界的各种猜测,从宗教传说到超自然现象,众说纷纭,但这些都只是基于表面现象的臆测,缺乏科学依据。
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直到20世纪60年代,随着科学技术的发展和板块学说的逐渐成熟,对这一神秘现象的研究才取得了实质性的突破。
1965年,一艘科学考察船在该区域进行海底采样时,惊人地发现采集到的海底泥温度高达54度,触感烫手,这一发现直接证实了该区域存在高温热源。
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次年,专项采样行动获取的岩心软泥更是呈现出黑白、红绿、蓝黄等多种奇异色彩,经过化学分析,发现其中富含铜、铁、锌、锰等多种金属元素,这些发现都是前所未有的。
基于当时新兴的板块学说,1967年有科学家大胆推论,认为红海是板块裂缝,地壳裂谷中的高温和金属元素正是热液活动的结果。
进一步推测,大西洋由于其特殊的地质构造,这种热液活动可能更为频繁。这一理论的提出,为后续的深海热液探索指明了方向。
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1974年6月,法国和美国联合开展了大洋中央海底探索计划。
此次行动规模宏大,美国的阿尔文号、法国的阿基米德号和雪苔蛾号等先进深潜器参与探测。
法国深潜器下潜27次,美国深潜器下潜17次,拍摄了10万张海底照片,采集了3000磅岩石样本,但令人遗憾的是,在此次漫长而艰苦的探测过程中,并未找到热液活动的直接迹象。
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期间,阿尔文号深入裂缝进行探索时,险些被困,最终不得不放弃该区域,另寻他处。
太平洋成为了新的探索目标。加利福尼亚湾南端的加拉帕戈斯地区出现了温度异常,海底水温高出0.4度,周边还发现了贝丘堆。
对于贝丘的形成原因,科学界展开了激烈的讨论,有人认为与热液生物有关,也有人认为是船上丢弃的残余物。
1977年,阿尔文号在南美洲外海海底终于发现了管状蠕虫、30米长的大贝壳和螃蟹等生物,这些生物的出现确认了此处存在深海热液及热液生物。继续探索还发现了半米高的管状蠕虫丛,其头部温度高达17度,海水带有硫化氢的臭味,进一步证实了热液的存在。
由于首次发现热液生物的是地质学家,而寻找黑烟囱需要生物学专业知识。
1979年春天,阿尔文号搭载生物学家再次前往加拉帕戈斯2000多米深的海底探索,经过艰苦的努力,终于发现了高达两米的黑烟囱,其滚滚“浓烟”险些烧坏温度计。
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至此,人们才真正了解到海底海水与岩浆接触后,携带金属元素上涌,硫化物结晶形成黑烟囱,此处温度可达300多度。
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进入20、21世纪,随着深海探测技术的不断进步,科学家们在大西洋中部距离中心15公里处,发现了温度较低(40-90度)的区域。
与之前发现的黑烟囱不同,此处出现的是由方解石构成的白烟囱。其中最高的白烟囱塔高达60米,比杭州雷峰塔还高,景象十分壮观。
这些深海奇观不仅丰富了人类对深海热液系统的认知,也为地球化学和生物学研究提供了新的研究对象。
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然而,可惜的是,这些深海景观因深度原因无法用于旅游开发,只能通过科学探测和研究来揭开它们神秘的面纱。
深海黑烟囱及热液动物群的发现历程,是一部充满挑战与突破的科学史诗。从早期的偶然发现,到理论的建立和验证,再到实地的艰难探索,每一步都凝聚着科学家们的智慧和汗水。
随着科技的不断发展,相信未来我们将在深海领域取得更多令人瞩目的成果,进一步揭示地球海洋深处的奥秘。
【文本来源@汪品先院士的视频内容】