人类历来相信海洋是世界的尽头,什么东西掉到海里了,就是“泥牛入海无消息”,就没了。其实,这是错的。海底热闹得很,海底有很多东西在往上拱,只是你不知道而已。你不知道的不等于不存在。
上面,我讲的是看问题的视野要大,空间视野、时间视野都要大。下面,我要讲的不光是大小问题,还有角度问题。
我们认识地球,认识世界一般都是从表面来看,其实背后还有很多看不见的东西。例如,从物理学角度分析有暗能量、暗物质,地质学角度分析也是这样,我们能看到的如能量流、物质流,都是表面的“流”,下面的很多东西是看不见的。
美国有一位科学家10年前写了一篇文章,简述海洋中的浮游植物(也就是藻类),其实就是一座看不见的森林。为什么?这么多的浮游植物,虽然它们小到肉眼看不见,但它吸收二氧化碳的量跟地球上森林一样多!这是因为陆地植物生活的周期是30年,而海洋生物只要几天就可以传宗接代,虽然生物量少,但周转快。地球上的水,大家再熟悉不过了。但你知道吗?你看到的“滔滔江河水”其实只是地球上水的一小点。地球上的水,97%都是在海洋里的,只有3%是在陆地上。而陆地上的水,80%又都冻结在南极的冰盖里,剩下的20%主要是地下水,地面的水只有很小的一部分。也就是说,我们平时看到的河流里的水与湖泊里的水,只占地表水资源的百万分之一。还有些河流湖泊你是看不见的。南极冰盖几千米厚,冰盖底下还有河网和湖泊,最大的叫东方湖,论容积在全世界淡水湖里排行第七(图2)。
图2 南极冰盖下面有200多个冰下湖泊,并有冰下河道相互连通成网,水量超过全球淡水湖水总量的8%,其中最大的“东方湖”的面积为14 000平方千米,水深800米(www.daowen.com)
我想说的是,我们眼睛看不见的东西太多了。例如,世界上最大的山脉在海底,有6万千米长,海底的起伏比陆地上的起伏要大得多。另外,海底到底有多少山,人们到今天都没有搞清楚。大家可能不相信,人们对海底地形的了解还比不上对月球表面、比不上对火星的了解。这是因为我们现在调查地形都是靠卫星、靠遥感,全球海水平均深度将近3 700米,隔了3 700米的水,什么遥感都派不上用场。所以,到现在我们都不明白海底到底有多少火山。有人估计大概100米高的火山有100万个,约1 000米高的火山有10万个。
我在这里跟大家强调一个概念:海洋的运动实际上是双向的。有从上往下的运动,也有从下往上的运动。人类历来相信海洋是世界的尽头,什么东西掉到海里就没了,其实这是错的,海底有很多东西在往上拱,只是你不知道而已。你不知道的不等于不存在。我要告诉大家,海底是“漏”的。所谓“漏”,是说水可以“掉”下去,也有东西可以“冒”上来。无论是下去的,还是上来的,都有价值。上来的很多东西是矿产,是可以开发的。例如,著名的“黑烟囱”,其实就是海水从大洋中脊边上渗下去碰到岩浆,再涌出来所造成的。这种像黑烟的东西其实并不是烟,而是海里面的一股黑水。为什么会有这样的水?为什么会往上冒?因为海水碰到岩浆升温,从海底出口的温度就有三四百摄氏度,热的水“轻”(指密度小),“轻”的水就会往上冒。为什么黑呢?因为海水碰到岩浆带上了很多细小的硫化物颗粒,冒出海底冷却后变成“烟囱”。这种“烟囱”站不了很久,倒下去就形成了我们说的矿藏。
我们大家都知道一句话:万物生长靠太阳。其实,深海里的很多生物是不靠太阳的,靠的是地球内部的热能,它们就能生长。我们吃的食物靠光合作用,靠有光食物链,而深海里的“黑暗食物链”见不得太阳,也不靠氧气和叶绿素,靠的是地热和硫细菌。再进一步说,海底下面有大量生物在生活。海底的玄武岩,在电子显微镜下可以看到岩石里面有许多小球状的细菌。玄武岩也好,沉积物里面也好,都有细菌在生活,而且数量极大。有人说大概占地球上生物量的十分之一,有人说要占30%,到底是多少呢,我也不知道。反正这个数量是很可观的。这就告诉我们:海底里面有另外一个生物圈,它的能量不是来自外面,不是来自太阳,而是来自海底,来自地球内部,这是一个极重要的信息。
近几十年来的深海探测,发现了海底下的许多故事。我们今天研究碳循环、研究全球变化,主要都集中于地球表面的部分,地球内部的循环没考虑。我刚才讲海底是“漏”的,这其实就有碳循环。有人把地球比作鸡蛋,若按比例讲,地壳还远不如鸡蛋壳,蛋黄算是地核,最大的部分是蛋白,蛋白就是我们的地幔。地幔实际上是地球的主体,而地幔里是有水的,这个水你看不见,因为是结合在矿物里面,达到一定条件是可以出来的,但到底水量有多少,我们并不知道。有人说相当于1个半的大洋,有人说是5个大洋,有人说是几十个大洋。地球上的水会跑到地底下的俯冲带里去,在地幔里面转一圈需要大约16亿年的时间。当然也有从地幔或者洋底生出来的水,但总体来说,今天地球上面的水是在减少。有人说,前面6亿年估计已经有6%至10%的水资源流失了,漏到地球内部去了。碳也是这样的,地球上有很多碳,有的你没法用,有的你想用却拿不着。有人估计地球总质量的1.5%或0.07%是碳,这类估计本身就差了20倍。地核里的碳是和铁结合在一起,是碳化铁。地幔里的碳就有意思了,压力小的为石墨,压力大的为金刚石。金刚石实际上在上、下地幔之间有一个富集层,可惜只有随着岩浆才会冒上来,这就是火山口含金刚石的金伯利岩。总之,关于地球内部的事,人们知道的还太少,所以我们需要进一步扩大研究视野。
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