人類是如何發現馬里亞納海溝的?一個假設帶來的科學大發現

2020-11-19 18:40:22 2922 views
摘要

挑戰者深淵位於太平洋馬里亞納海溝約11000米的地方,它同時是地球海洋最深處與地表最深處。這裡的水壓是海平面的1100倍,水溫則長期保持冰點,幾乎沒有生命體能夠承受。


人類是如何發現馬里亞納海溝的?一個假設帶來的科學大發現

挑戰者深淵

挑戰者深淵位於太平洋馬里亞納海溝約11000米的地方,它同時是地球海洋最深處與地表最深處。這裡的水壓是海平面的1100倍,水溫則長期保持冰點,幾乎沒有生命體能夠承受。所以這兒也被稱作「生命禁區」。

人類初次觸碰深海

1843年,一位名叫愛德華·福布斯的博物學家,提出一個理論:「物種和生命的數量,會隨著我們所處海拔的下降而減少,並且在1800英尺以下的深度,未被發現的生物數量會是零」。此後該理論在英國科學界變得十分流行,大家都堅信深海中沒有生物。

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英國博物學家:愛德華·福布斯

但1868年至1869年的幾次考察探險的調查結果,均暗示了這一理論是錯誤的。因為閃電號考察船與豪豬號考察船,在低於福布斯理論的極限深度的海域,發現了蛤蜊、扇貝和珊瑚等生物。鑒於這些發現,英國皇家自然知識促進學會批准了一項更為徹底的考察活動:為期三年的環球航行,以尋找海洋中最深的區域,探明海洋中物理與化學特徵和測量出海洋最深處的深度。

1872年12月21日,在首席科學家查爾斯·湯姆森的帶領下,挑戰者號考察船從英國的朴次茅斯港正式啟程,開啟了長達1606天的探索之旅。

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威廉·費雷德里克·米切爾繪製的挑戰者號

每隔幾天,挑戰者號上的科學家們便會扔下一條綁著鐵塊的麻繩,麻繩每入水25公尺便做一標記,以此確定所處海域的深度。同時挑戰者號還拖著一張3米寬的大網,用來捕捉海洋生物和海洋沉積物。當他們捕捉到不尋常的海洋生物時,便會將其送到考察船上的實驗室解剖或者製成標本。

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挑戰者號上的實驗室

他們在全世界做著重複的工作,從英格蘭至北大西洋和加勒比海,向南又抵達巴西,再向東航行至非洲南端,甚至冒險進入了南極圈中,最後歷經千辛萬苦抵達了太平洋。

1875年春天,在經過兩年多的航行後,挑戰者號終於得到了最偉大的發現之一:馬里亞納海溝。它位於關島和北馬里亞納群島的東部,為太平洋板塊和菲律賓海洋板塊的俯衝帶。

當挑戰者號船員進行同樣的測量工作時,卻發現驚奇的一幕。測量所用的麻繩已經耗盡,卻仍沒有觸碰到海底。將測量所用溫度計放下,但溫度計承受不住壓力直接裂開。1875年3月23日,科學家們在力所能及的條件下不斷嘗試,最終探得馬里亞納海溝深度為8184米。

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挑戰者號船員進行測量工作

1876年5月24日挑戰者號考察船回到英國漢普郡的斯彼特海德海峽,首席科學家查爾斯·湯姆森正式發表考察報告《挑戰者之旅》後,確定馬里亞納海溝為地球最深處。

不得不說,這是令人難以置信的幸運,人類歷史上第一次致力于海洋科學的重大考察,便偶然地發現了地球最深的極點。以致於在首席科學家查爾斯·湯姆森逝世後,英國海洋學家約翰·默里對這次考察評價為:「自十五、十六世紀的著名發現後,對我們星球的了解上最偉大的進步

人類首次發現挑戰者深淵

1951年,此時距離挑戰者號發現馬里亞納海溝已過去75年。英國測量船挑戰者二號正式出發,以進行一項為期三年的環球航行項目,目的便是調查清楚1877年挑戰者號報告中的地球最深處。

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英國測量船挑戰者二號

1951年5月至7月,挑戰者二號航行至日本和紐西蘭之間的南向航線上。挑戰者二號上的船員在這裡開始測量馬里亞納海溝的深度,他們將大滿貫炸彈投進海中,利用回聲探測儀接收炸彈帶來的聲波進行測量。測量的結果是馬里亞納海溝最大深度為10365米,可這個數值已經超過回波探測儀可探測的極限。最後船員們臨時找來一截鋼絲和140磅的廢鐵,用著和75年前挑戰者號相同的方法進行反覆測量,將深度數值確定為10788米。

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大滿貫炸彈,又稱地震炸彈

隨後挑戰者二號為了測量精確前往紐西蘭,在當地獲得了紐西蘭皇家船塢的技術協助。將測量船所搭載的回波探測儀進行技術升級。

1951年10月挑戰者二號重返馬里亞納海溝,此次他們依馬里亞納海溝的走向劃定軸線,再搭配回波探測儀進行探測,最後發現一個深度超過10790米的海底窪地。針對該窪地不斷記錄回波,最後探測深度為10863米。

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挑戰者深淵的紅外成像圖

1952年挑戰者號結束此次環球航行並公布此次測量結果,為紀念參與考察研究的兩艘英國考察船,遂將馬里亞納海溝最深處命名為:挑戰者深淵

人類的探索從未止步

挑戰者深淵被發現後,各國對它的探索便從未停止。1957年前蘇聯維塔茲號探測船前往馬里亞納海溝測量,回報挑戰者深淵深度為11034米,但此後該數據未再被測得,故被認為不準確。

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蘇聯測量船維塔茲號

1960年1月23日下午1點06分,美國海軍中尉唐納德·沃爾什與雅克·皮卡德駕駛深海潛水艇里雅斯特號前往挑戰者深淵。這艘潛水艇是由鐵制壓艙和汽油浮槽組成,空間十分狹小僅能容納兩人。正是這樣粗糙的裝備,卻載著二人史無前例的潛航抵達了挑戰者深淵。

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里雅斯特號,目前陳列於華盛頓的海軍博物館

抵達底部後,潛艇上的深度系統顯示深度為11521米。沃爾什和皮卡德驚訝的發現,在如此深的海洋底部仍然有鰈魚,比目魚和蝦等生物。皮卡德後來描述:「海溝底部看起來光亮清澈,是片堅硬的硅藻泥荒地」。這是人類第一次近距離的觀察挑戰者深淵的環境。

此後,人們不斷探索這個地球最深處,希望獲取它的奧妙。2012年3月26日著名導演詹姆斯·卡梅隆駕駛潛水艇深海挑戰者號,下潛至10898米的挑戰者深淵底部,成為了抵達海溝底部的第三人。2019年4月維克托·維斯科沃駕駛潛水艇深海限制因子號,下潛至10928米的挑戰者深淵底部,相比卡梅隆的記錄多了16米。

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深海限制因子號

當時間來到2020年11月10日,挑戰者深淵終於迎來中國人的到訪。中國潛水艇奮鬥者號,帶著三名潛航員成功突破一萬米,並成功坐底,坐底深度為10909米。這是中國載人深潛的新紀錄,也是人類向深海探索的新紀錄。

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奮鬥者號

雖然人類已經把目光投射在更遙遠的太空,但也不得不承認對我們身處的地球依舊不夠了解。我們需要不斷的探索和不斷的發現,才能更好地尋找到地球的奧妙。

凡是過往,皆是序章。

」按照我的定義,探險就是付諸行動的好奇。人們可以看到什麼東西,併產生好奇心。但是,假如你是一個探險家,你就想弄清楚為什麼會有這樣的東西,以及這樣的東西是如何運轉的。或許,你還會提出一種試驗,檢驗你的假說。對我來說,探險就是刨根問底,弄清楚到底是怎麼回事「

——唐納德·沃爾什


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