地球/5c. 地球的海洋(水庫)

儘管地球表面大部分被水覆蓋,但你大部分時間都將生活在地球上的某個大陸上。地球表面超過3.61億平方公里(1.39億平方英里)被液態水覆蓋,佔地球表面的71%。這個液態水的“倉庫”非常巨大,但除非你正在穿越這些巨大的水域,否則它很少會影響到我們的日常生活。地球被稱為“藍色星球”,因為從外太空看,這些海洋水的藍色主導了地球的整體顏色。由於地球上的所有海洋都是相連的,因此將世界海洋劃分為地理名稱區域的做法有些隨意,但通常將其劃分為五大洋:太平洋、大西洋、印度洋、南冰洋(南極)和北冰洋。然而,這些海洋相互連線,使水能夠在地球的這些區域之間全球迴圈。世界海洋的平均深度為3.7公里,約2.3英里深。作為地球的一個主要特徵,海洋對內陸地區的區域天氣模式和氣候至關重要,並且對猶他州的天氣有重要影響,儘管猶他州距離最近的海岸線近1兆米。
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太平洋
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大西洋
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印度洋
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南冰洋(南極)
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北冰洋


維克多·維斯科沃留著長髮和灰色的鬍鬚,是美國一些最負盛名的大學的校友;在哈佛、斯坦福和麻省理工學院獲得學位,但他並沒有選擇科學,而是專注於商業和政治科學學位。他被命運多舛的雷曼兄弟公司招募,在那裡他為沙烏地阿拉伯政府提供商業投資諮詢,但也曾在美海軍預備役擔任情報軍官,直到2013年。2001年,他創辦了一家公司,為美國軍人提供信貸和貸款,後來與他人共同創辦了一家名為Insight Equity的投資公司。他在金融銀行領域的經驗為他帶來了財富,他將這些財富投入到極其崇高的個人目標中,攀登了包括珠穆朗瑪峰在內的七大洲最高峰,並在北極和南極用滑雪的方式到達。在實現這些目標後,維斯科沃繼續追求一個更大的個人目標,即到達世界五大洋的五個最深處。2019年5月,維克多·維斯科沃乘坐潛艇DSV Limiting Factor潛入地球上最深的地方——南太平洋的挑戰者深淵(位於馬裡亞納海溝)。挑戰者深淵位於1870年代由英國皇家學會的船隻挑戰者號發現並命名,深度接近海平面以下10.9公里。


僅僅潛入海洋幾米深就會導致壓力的增加,因為上面的水會以靜水壓力向下壓,以單位面積上的力來衡量,壓碎任何潛入到這個深度的潛艇。下潛越深,施加的壓力就越大。潛入地球最深處會導致壓力超過1.08億帕斯卡,或超過海平面大氣壓力的1000倍。為了進行這次潛水,“五大洋深淵探險”使用了專門設計的Triton 36000/2型潛艇。此前,只有另外兩次載人探險潛入過挑戰者深淵,1960年唐·沃爾什和雅克·皮卡爾乘坐名為的裡雅斯特號潛艇潛入10.912公里深處,2012年電影製片人詹姆斯·卡梅隆乘坐潛艇深海挑戰者號達到10.908公里深處。維克多·維斯科沃駕駛潛艇多次潛入挑戰者深淵,五大洋深淵探險隊的其他成員也參與其中,包括帕特里克·萊希、喬納森·斯特魯威、潛艇設計師約翰·拉姆齊和科學家艾倫·賈米森。他們記錄了每次潛水並對這些深海深處動物的一些顯著觀察結果進行了記錄。到達的最深點是海平面以下10.928公里,位於海洋的超深淵帶。

海洋學家將海洋劃分為遠洋帶,即相當於天空的開闊水體,以及底棲帶,即相當於地面的海底。遠洋動物是在開闊水域中游泳或漂浮的動物,而底棲動物是在海底爬行或固著在海底的動物,透過附著或穴居的方式固定在海底。底棲帶是海洋或海底,無論其深度如何,都可以用來指代淺水和深水,遠洋帶也是如此。因此,海洋學家使用修飾語來表示海面以下的深度。
表層帶是陽光能夠穿透水域的區域,並且有足夠的陽光進行光合作用。這個區域也被稱為透光帶。大多數海洋動物都生活在這個區域,因為這裡有豐富的浮游植物,它們利用光合作用並需要陽光才能生存。這些喜光的浮游植物,包括甲藻、矽藻、藍細菌、像顆石藻這樣的藻類、隱藻和其他微生物,是海洋中大型動物的重要食物來源。表層帶延伸至海平面以下200米深處。

中層帶是暮光區,陽光減弱到其表面亮度的1%以下。作為一個黑暗區域,中層帶主要由異養細菌和真核浮游生物主導,這些細菌和浮游生物以從生物豐富的透光帶下沉的腐爛死亡生物為食或進行清道夫活動。在幾乎連續的黑暗中,唯一的可見光來自生物發光,即動物發出誘捕獵物的閃光。許多適應黑暗的動物在晚上會上升到上面的表層帶覓食。中層帶延伸至海平面以下1公里深處。
深層帶是完全黑暗的區域,主要由清道夫異養細菌和頭足類動物(如魷魚和墨魚)主導,這些動物既沒有骨骼也沒有複雜的內部骨骼。碳酸鹽補償深度(CCD)位於這個區域內,這意味著有殼生物在這些深度存在碳酸鈣骨骼溶解的風險。美麗的玻璃海綿(六放海綿綱)用耐溶解的矽質骨針構建它們的骨骼,並過濾從較高海洋區域落下的碎屑。沉積在這些深度的海底上的沉積物富含有機碳,形成黑色頁岩而不是石灰岩。深層帶延伸至海平面以下4公里深處。



深淵帶包括深淵帶和深淵平原,覆蓋了地球超過50%的總表面積。海平面以下深度小於4000米的海底被稱為大陸坡和大陸架。從剖面圖來看,這些上層區域像摩天大樓一樣拔地而起,剖面幾乎垂直,而深淵平原則更低窪,覆蓋了大部分洋中盆地的海底。洋中脊位於海洋中心軸附近,高聳於這些深淵平原之上,但大部分海底的深度都超過4000米。這裡海底主要由玄武岩(一種火山岩)構成,水深處的環境一片漆黑。這些深海區域的生命依靠從上層區域沉降下來的有機腐爛物質“雨”來維持生存。其他生物則利用化能合成作用,在與深海熱液噴口相關的複雜生態系統中,細菌利用硫和甲烷而不是二氧化碳和氧氣。儘管氧氣很少,溫度接近4°C,但仍觀察到幾種魚類生活在這些深度,包括鼠尾鱈、深淵獅子魚、黑蜥蜴魚和深淵蜘蛛魚。有孔蟲以沉降到這些深度的腐爛生物的有機碎屑為食。有孔蟲是單細胞底棲動物,以水中漂浮的碎屑為食。它們用碳酸鈣構建骨骼,並且骨骼容易隨著深度和CCD的變化而溶解。然而,這些骨骼經常以化石的形式儲存在海底沉積物中。生活在更深處的有孔蟲通常用矽質顆粒的殼粘合在一起的有機水泥來構建骨骼,以避免隨著深度的增加而發生方解石溶解。
甲殼類動物和多毛類蠕蟲在這些深度很常見。一類獨特的軟體動物,單板綱,它們具有單個帽狀貝殼,在深淵平原很常見,還有多板綱,如石鱉,它們具有單個但分段的貝殼。靠近大陸坡的深淵平原經常受到水下滑坡(稱為濁流)的影響。這些斜坡容易受到沉積物和泥漿顆粒的影響,這些顆粒沿著水下斜坡向下流動很長一段距離,穿過深淵平原,通常沿著綿延數百英里的巨大深海峽谷的路徑流動。這些流動通常由地震或沉積物運輸導致的斜坡超載引發,沉積物來自大陸邊緣。深淵帶延伸至海平面以下約6公里深處。


超深淵帶僅存在於世界海洋的最深處,佔海底面積的0.25%。超深淵帶位於這些深海溝或狹窄峽谷中,是由沿洋板塊發生的構造俯衝形成的,導致形成深邃的窪地,延伸至海平面以下超過10公里。靠近關島的馬裡亞納海溝就是這些區域之一。最深處的魚類,深淵獅子魚(Pseudoliparis swirei),可以生活在8公里深的地方,儘管無脊椎動物和單細胞原生生物可以在更極端的深度生存。片腳類甲殼動物,一種小型蝦狀生物,可以生活在馬裡亞納海溝的深處,以漆黑深水中沉降的有機碎屑為食。它們對低氧環境具有獨特的適應能力,而魚類無法在這樣的環境中生存。超深淵帶大多是荒涼的,尤其對大型動物(如需要氧氣的魚類)而言。因此,這些深海區域的生命形式大多是微觀的,包括一些不需要光或氧氣的獨特細菌。到達海洋最底部需要將近4個小時,但一旦到達底部,維克托·維斯科沃駕駛潛艇在底部繞行4個小時,然後開始長達4個小時的返程。這次探險進行了多次往返底部的旅程,創造了多項記錄,探索了最深的海底並採集了樣本。但最引人注目的發現是,在幾乎毫無生機的超深淵帶發現了垃圾。即使是海洋最深最暗的底部,也無法避免受人類主宰的地球的影響。對片腳類甲殼動物(微小的蝦狀生物)的樣本分析表明,它們體內汙染物含量很高,因為這些小型蝦不僅以有機物為食,還以人類汙染物排放到全球海洋中的沉降垃圾為食。即使在如此非凡的深度,也發現了汙染(Jamieson 等人,2017:自然生態與進化)。當潛艇記錄下這種被地表物種改造的近乎外星的景觀時,垃圾碎片從沙質底部的水中冒出來。
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