大海里有河嗎?如果有河流,比陸地上的河流更大嗎?

嶽風輕雲淡


海洋, 是地球上廣大連續的鹹水水體的總稱。海洋的中心主體部分稱為洋,邊緣附屬部分稱為海;

海洋以外未被水淹沒的地表被稱為陸地;

河, 是沿著陸地地表或地下長條狀槽形窪地流動(或間歇性流動)的水流。

可見,大海中是不存在河的。河是在陸地的地表上或地表下的。


生活三稜鏡


大海里不僅有河,而且比陸地上的河流更大

如下圖所示,這種引人注目的自然奇觀從未出現在我們的視野中,也沒有出現在任何地圖上。為什麼呢?因為它位於太平洋表面以下3.2公里處。

蒙特利峽谷遠離美國的加利福尼亞海岸,數百萬年來一直被這座奇異的“海底河流”塑造。在峽谷口之外,水流在海底切開了一個山谷,延伸了將近640公里,然後才濺入深海的深海平原。


在世界各地都可以找到蝕刻到海底的類似渠道。這些海底河流在格陵蘭、亞馬遜、剛果和孟加拉等沿海地區被發現。最大的有十幾公里寬,延伸到海洋深處數千公里,它們為生活在那裡的生物提供了重要的寄託,但是這些海底河流是我們地球上鮮為人知的現象。

在許多方面,海底河流與我們在陸地上看到的河流相似。較小的河流被稱為“支流”,流入較大的河流。河流將山谷切入海床,它們沿著蜿蜒的小路行走,甚至可以改變路線。最終,它們以與河口相似的方式溢出到深海深處的平原上。


這些海底通道在1980年前幾乎是完全未知的,直到海底聲納製圖開始發現它們。許多河流沿曲折的路線穿越海底厚厚的沉積物,從亞馬遜河和剛果河等,主要河流的河口延伸到海洋。

這些水下河流不是淡水流過,而是淤積的淤泥和沙子,沿著海床的河道層疊

科學家鑽探了通道中的沉積物,沉積物核心表明它們是通過反覆出現的沉積物沉積而形成的,這些沉積物似乎會從通道中溢出。

每個沙粒在其自身重量作用下在水中翻滾,一條新的河流像大陸上的雪崩一樣,在大陸架上起伏,隨著速度和動量不斷增加,直到像液體一樣流淌。一旦開始,一條海底河一次就可以流動數週甚至數月,一次移動的泥沙量相當於全世界所有陸上河全年的輸送量。




然而,事實證明,在深海研究這些過程很困難。將它們與我們對陸上河流的瞭解進行比較時,我們幾乎無法測量這些海底河流的流量。造成這種情況的部分原因是難以研究該深度的環境。發現許多通道的高度超過2公里,並且可以流入4公里的深度。為了達到這些漆黑的深度,需要專門的遙控深海潛艇。

更糟糕的是,河流僅在某些時間流動。流量通過後,該通道可能在數週,數月甚至數年內處於非活動狀態。使用研究船可以發射遙控車輛來探索深海,每天可能要花費大量的資金,因此,很少有科學家能夠研究這些海底河流。

在2010年發表的一項研究中,Peakall和Parsons將一艘機械潛艇送入了一條橫跨黑海底部的深海通道

在這裡,他們發現另一種水流正在刻劃河道,這次是鹹水流,源頭是從地中海流來的,通過狹窄的博斯普魯斯海峽流入黑海,然後流入河道。


由於地中海水比黑海更鹹、更稠密,因此兩種海水仍保持分離狀態,流速約為6.4公里/小時。每秒約有22,000立方米的水通過通道。

直到最近幾年,研究人員才目睹了現實世界中的海底泥河。2013年,蒙特利灣水族館研究所的查理·保爾(Charlie Paull)和他的同事正在使用遙控潛水器探索一個相對較小的水下峽谷,該峽谷距離加利福尼亞海岸僅幾公里。潛水器被束縛在水面上方約400m的一艘船上。

圖注:底棲探測器放在海床上,並測量其周圍的河流活動。

在沒有任何警告的情況下,渾濁的水流突然衝向峽谷,而潛水器被困在了峽谷中。五噸重的遙控潛水器從海底抬起並向側面推,一名潛水器操作員將這種體驗描述為“在龍捲風中駕駛潛水器”。

南安普敦大學的埃絲特·薩姆納(Esther Sumner)在2014年進行的一項分析顯示,沉積物流從頂部到底部的厚度為90m,以約6.1公里/小時的速度從峽谷中流下。但是,這是相對較小的流量。

蒙特利灣水族館研究所的海洋學家現在正在領導開發新技術來研究更大的河流。他們開發了聲學的“速度相機”,可以測量從蒙特利峽谷滑落到更深處的山谷的速度。

他們製造了“智能巨石”(排球大小的儀器),也稱為底棲探測器。這些探測器可以放在通道里。當沉積物河流動時,它們就會發送回有關如何從海底滾動、滑行和升起的信息。

圖注:研究人員在釋放探測器

然而,這些巨大的沉積物流動的巨大力量可能使研究它們成為一個挑戰

2016年1月,當強大的泥沙流以19.3公里/小時的速度衝下蒙特雷峽谷時,Paull和他的團隊丟失了一個固定的監測裝置以及安裝在其上的一個一噸重的三腳架。在跟隨其信標發出的信號後,他們最終在距其原始位置4.8公里處找到了它, 幾乎完全被掩埋在泥土中。當他們設法將其拉出時,他們發現車架上的鋼板已經彎曲變形。由纖碳維和鈦製成的三腳架頂部的浮標也遭到嚴重腐蝕。

圖注:由碳纖維和鈦製成的三腳架

面對這種破壞力,很難想象在這些海底通道的長度上仍有許多生命倖存。但是,至少有些物種似乎很活躍。

河床上佈滿了蝸牛、蛤、甲殼動物、海膽、海參和蠕蟲

這些沉積物的流動對峽谷生物多樣性產生了重大影響,對於某些種類的物種,這種干擾會導致繁榮,從而使其數量快速增長,而對於另一些物種,其數量直線下降。這取決於一個物種是否是具有快速生長和繁殖的能力。

圖注:儘管遭受了嚴酷的寒冷和壓力,生物似乎仍在這樣的環境中蓬勃發展。

為了弄清到底發生了什麼,科學家們研究了由史前海洋下的沉積物流形成的砂岩。岩石上的洞表明曾經存在鑽過沉積物的小蠕蟲。他們猜測,水流不僅將氧氣和營養物質帶入深海,而且還帶走了生命,這些蠕蟲從較淺的深度被掃下,並在沉澱下來時生活在沉積物中,直到它們耗盡氧氣為止。

圖注:沉積物中攜帶的生物可能有助於養活附近的其他動物。

生活在沉積物中的生物可能在這些海底河流的流動方式中發揮重要作用。

2015年的一個研究表明,泥裡的微生物有助於把泥土綁定在一起,使沉積物堆積起來。這有助於解釋為什麼海底河流僅週期性地流動。

英國達勒姆大學的地質學家彼得·塔林(Peter Talling)說:“最大的流量可能是由大陸架上堆積的沉積物的破壞引起的,暴風雨期間的洪水或海浪也可能導致水下的沉積物崩塌”。

這些海底河蘊含強大的能量

在葡萄牙沿海的納扎雷峽谷中可以找到最活躍的海底沉積河之一。這條河沿著8公里寬的峽谷內的一條狹窄河道流過,然後流過深海平原,靠近水面以下4公里那裡有一個海底大堤。每年大約四次,小流量一次流下納扎雷峽谷幾公里。但是峽谷有時會受到更多的襲擊,我們稱之為“峽谷沖洗濁流” 。


一直在研究納扎雷峽谷的英國南安普敦大學的Josh Allin說:“這些規模更加龐大,能夠從峽谷中侵蝕掉數十立方公里的大量沉積物,並將其運送到深海底。它們似乎發生在幾百至數千年的時間尺度上,但從未被直接觀察到,我們對其特徵知之甚少。”

儘管峽谷沖洗濁流很少見,但瞭解它們仍然很重要。首先,它們有助於鎖定海底沉積物中大量的碳,從而稍微減緩了引起氣候變化的溫室氣體的上升,但是它們也會對我們的生活產生更直接的影響。

1929年,在紐芬蘭附近切斷了23條水下電報電纜。如今,世界上幾乎所有的互聯網和銀行交易都是通過水下電纜進行的,因此,如果其中許多電纜被切斷,將會造成很大的麻煩。

總結

海底河流不僅存在,而且規模非常的大,比大多數的陸地河流都要大的多。這些河流含有大量的泥沙,其中還生活著大量的海底生物。

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科普子期君


沒有河,有海溝



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