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其中一個大陸上。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%。這個液態水庫龐大得令人驚歎,但除非你正在穿越這些巨大的水域,否則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,這些海洋的藍色主導著地球的整體顏色。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區域的劃分在某種程度上是人為的,但通常分為五個大洋:太平洋、大西洋、印度洋、南部(南極)洋和北冰洋。然而,這些海洋都是相互連線的,允許水在這些地球區域之間進行全球迴圈。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,海洋對遠內陸地區的區域天氣模式和氣候極其重要,並且對猶他州的天氣有重大影響,儘管它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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南部(南極)洋
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北冰洋


維克托·維斯科沃留著長髮和灰色的鬍鬚,是美國一些最負盛名大學的校友;獲得了哈佛大學、斯坦福大學和麻省理工學院的學位,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,直至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。他的金融銀行經驗為他帶來了財富,他將其用於實現極其崇高的個人目標,攀登七大洲的最高峰,包括珠穆朗瑪峰,並用滑雪的方式到達南北兩極。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點。2019年5月,維克托·維斯科沃乘坐潛艇DSV Limiting Factor潛入地球上最深的地方——位於南太平洋的挑戰者深淵。挑戰者深淵位於馬裡亞納海溝內,由英國皇家學會的船隻——19世紀70年代的挑戰者號發現並命名,其深度接近海平面以下10.9公里。


僅僅潛入幾米深的海底就會導致壓力的增加,因為上面的水會以靜水壓力向下推,以單位面積上的力來測量,壓碎任何下潛到這個深度的潛艇。下潛越深,施加的壓力越大。潛入地球最深處會導致壓力超過1.08億帕斯卡,或比海平面上的大氣壓高出1000倍以上。為了進行這次潛水,“五大深潛探險”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的潛艇潛入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到達10.908公里深處。維克托·維斯科沃駕駛潛艇多次潛入挑戰者深淵,五大深潛探險隊的其他成員也參與其中,包括帕特里克·萊希、喬納森·施特魯維、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,並在海洋深處觀察到一些非凡的動物。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。遠洋動物是指在開闊水域中游泳或漂浮的動物,而底棲動物是指在海底爬行或固著的動物,透過附著或洞穴固定在海底。底棲帶是指海洋或海底,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層。大多數海洋動物生活在這個區域,因為這裡有豐富的浮游植物,它們利用光合作用,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、如顆石藻的藻類、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,它們以或清除從生物豐富的透光層沉降下來的腐爛的死生物為食。在幾乎持續的黑暗中,唯一的可見光來源是生物發光,即動物發出閃光以吸引獵物。許多適應黑暗的動物在夜間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,主要由清除異養細菌和頭足類動物(如魷魚和墨魚)主導,它們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,這意味著有殼生物在其骨骼的碳酸鈣在這些深度面臨溶解的風險。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。在這些深度沉積在海底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。



深淵帶構成了深淵帶和深淵平原,覆蓋了地球總表面積的50%以上。海平面以下深度小於4000米的海底被稱為大陸坡和大陸架。從剖面上看,這些上層區域像摩天大樓一樣拔地而起,幾乎垂直,而深淵平原則更加低窪,覆蓋了大部分洋中盆地的海底。洋中脊位於海洋中心的軸線附近,高出這些深淵平原,但大部分海底深度超過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賴於從上層區域沉降下來的有機腐爛物質的“雨”來生存。其他生物利用化學合成作用,與深海熱液噴口相關的複雜生態系統,細菌利用硫和甲烷,而不是二氧化碳和氧氣。儘管氧氣含量少,溫度接近4°C,但仍觀察到幾種魚類生活在這些深度,包括須鱈、深海獅子魚、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,這些骨骼容易隨著深度和CCD的變化而溶解。然而,這些骨骼在海底沉積物中經常被儲存為化石。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膠結物來構建骨骼,以避免方解石隨著深度的增加而溶解。
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,它們有一個單一的帽狀外殼,即單板綱,在深淵平原很常見,以及多板綱,如石鱉,它們有單個但分段的外殼。靠近大陸坡的深淵平原經常受到水下滑坡的影響,稱為濁流。這些斜坡容易受到沉積物和泥土顆粒的影響,這些顆粒可以在水下斜坡上流動很長一段距離,穿過深淵平原,通常沿著數百英里長的巨大海洋深峽谷的路徑流動。這些流動通常由地震或沉積物從大陸邊緣運移導致的斜坡超載引發。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,佔海底的0.25%。超深淵帶位於這些狹窄峽谷的深海溝或峽谷中,是由洋板塊的地質俯衝形成的,導致深邃的窪地延伸到超過10公里的海洋深度。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,深海獅子魚(Pseudoliparis swirei),可以生活在深達8公里的地方,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,類似小蝦的生物,可以生活在馬裡亞納海溝的深度,以漆黑深水中落下的有機碎屑為食。它們對低氧環境有獨特的適應性,魚類無法在這種環境中生存。超深淵帶大部分是無生命的,特別是對於像魚類這樣需要氧氣的較大動物而言。因此,這些深海區域的生命形式大多是微觀的,包括不需要光或氧氣的獨特細菌形式。到達海洋最底部需要近4個小時,但一旦到達底部,維克托·維斯科沃駕駛潛艇在海底繞行4個小時,然後開始4個小時的返程。這次探險進行了多次往返海底的旅程,創造了多個紀錄,探索了最深的海底並採集了樣本。但最引人注目的發現是,在幾乎沒有生命的超深淵帶中發現了垃圾。即使是最深、最黑暗的海洋底部,也無法避免人類主宰的星球的影響。對片腳類甲殼動物(微小的蝦狀生物)的樣本進行檢測發現,汙染物含量很高,因為這些小蝦不僅以有機物為食,還以人類汙染物傾倒入全球海洋的沉降垃圾為食。即使在這些非凡的深度,也發現了汙染物(Jamieson 等人,2017年:自然生態與進化)。潛艇記錄下這片近乎外星的景觀時,垃圾碎片從沙質海底水中探出,而這片景觀正是地表物種改變的結果。
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