南极超级地下湖里隐藏着多少秘密
在南极4000米厚的冰层下,静静地躺着一个巨大的湖泊,厚厚的冰盖将它与外面的世界隔绝长达数千万年。
因此,这里可能是我们所不知道的很多种生物的家。我们能否不进行任何的破坏而揭开它们隐藏的秘密呢?
◆南极最大的淡水湖
南极大陆坐落在一处冰冻地带,它被好几千米厚的冰层覆盖,这层冰雪已经将其他生动鲜活的生物圈与它隔绝了千百万年。在2007年国际极地年期间,科学家希望从这座神秘的不为人知的世界里发现一些亮点。他们面临的其中一个大疑团是,在南极这座被冰雪封冻的大陆下,被封冻在一处大约是约克郡面积的两倍的地面下的南极巨湖里是否有生命存在?
这个湖名叫沃斯托克湖,被封冻在4000米的冰层下,它是俄罗斯科考站在30多年前发现的,但直到20世纪90年代初期才通过人造卫星和地震测量法证明它的存在。
直到这时,它那广阔的面积才成为众所周知的事情。沃斯托克湖比安大略湖的面积更加广阔,据估计,它大约有500米深,它是如此庞大,打个比方,它可以源源不断地为伦敦提供5000年全部的淡水!但是沃斯托克湖最最有趣的一方面却是,它似乎已经与外界隔绝至少1500万年(从它被埋入地下的那一天开始算起)。
沃斯托克湖是目前已知的被覆盖在南极洲庞大冰盖下的150个冰下湖中的一个,但它是目前已知的最大淡水湖,科学家对它产生了非常浓厚的兴趣,希望从它身上发现一些南极未知生命的秘密。南极东部这块世界最大的冰层产生的巨大压力使沃斯托克湖免遭冻结。据猜测,仅是巨大冰层底部的湖表面几英尺的地方被冻结,冰盖下这层冰被称为积冰。厚厚的冰盖让日光无法射进湖中,因此湖中的任何生命要想在这个漆黑的世界中生存,必须借助一系列化学能量。
科学家认为,湖底排放的地热可能为湖里的微生物提供了热能。但是没有来自湖中的直接样本,这些都只是一种猜测。说来也巧,这口湖就静静的躺在俄罗斯科考站的所在地沃斯托克。
这座科考基地是在冷战期间建立的,在它建立很久后前苏联科学家才意识到这口湖的存在。凑巧的是沃斯托克科考站也是地球上最冷的地方,冬天的温度可降至零下80摄氏度。
◆有望明年钻透积冰
很多年以前,俄罗斯科学家就开始利用一种可造成污染的方法钻穿湖上的冰层,这些方法包括向钻孔中填充煤油以防止它再次冻结(煤油的凝结点比水低)。8年前,这些科学家钻到离液态水还差几米的地方,在钻头碰到冰层下的积冰时,他们终止了钻孔活动。
他们的行为可以理解,因为他们和其他南极科学家都担心钻孔过程中的煤油和和任何来自未经消毒的钻孔设备的细菌都有可能污染这个大湖。对积冰样本的分析显示,它反映出微生物生命存在的迹象。但这些发现还未被证实。在8年的间歇后,去年来自俄罗斯和法国的一支科考队再次利用一种不同的方法——用消过毒的“**缓冲器”钻孔,这种**比煤油更重,这种方法的设计目的是使这种**沉到钻孔底部,防止污染湖水。
科学家希望在明年钻透最后几英尺积冰,从表面取出固态样本,对微生物生命进行测验。这是一个具有挑战性的计划,但并不是所有的人都对这项工作感到满意。英国南极调查局的科学家柯南·埃利斯·埃文斯说: “在南极工作要遵循的第一条原则是这项工作是否会给南极洲的任何事物带来破坏,目前这项工作就会。他们说他们的方法将不会污染这口湖,但这是任何一项工作都妄想实现的目标。”
然而,还有另一个原因可以说明有关这个钻探计划为什么不是一个好主意。对沃斯托克湖提出的基本假设是它已经与其他生物圈隔离了数百万年。假如这样的话,在以前的一段很长时期内这个湖中的任何生命都在一个比其他已知微生物所处的更孤立的环境中慢慢进化。但英国科学家在去年发现,南极洲的地下湖并不是孤立的,它们通过江河网络彼此连接,‘因此可能与其他生物圈有联系。人们除了对是否这口湖中的生命是在孤立环境中进化存在疑问外,他们还不得不对是否会因为一口湖的灾祸而使整个水域网络受到污染问题予以考虑。
◆湖与湖之间有河流连接
由伦敦大学学院的邓肯·温汉姆博士领导的一个科研组发现,在南极的像泰晤士河一般大的地下河可能有好几百英里长,它们在这些冰层下从一个湖流向另一个湖。他说: “以前认为在冰下运动的水的流速非常慢,但是这个最新数据显示,这些冰层下的大湖常常会像香槟酒瓶塞喷出一样快速奔流。喷涌而出的水会流向很远的地方。”
这个英国科研组包括来自英国自然环境研究理事会极地观测和模型中心的研究员,他们在观测中发现南极洲地下河地区的冰层表面下沉,其他地方的冰层隆起。这种变化显然是由冰层下面巨大体积的水流在突然和急速的运动时造成的。温汉姆博士解释说: “这些湖就像绳子上的一串珠子,这里的湖都是由一根线连着的珠子。通常,这一串湖间的流动很缓慢。然而,如果其中一口湖所承受的压力超过限度,汹涌的洪水就会突然注入这条线上的另一口湖中。一旦这根‘锁链’开始流动,它上面的冰层就会很快被溶掉,这将是个无法控制的局面。是否紧接着会在这条线上发生连锁反应,或者是否不久后这些湖会从这里消失也是一个我们至今还不知道答案的至关重要的问题。”
这一新发现也引出了一些新问题,如利用无法保证无菌的设备钻穿沃斯托克湖。像温汉姆博士所说: “这种作法可能会引入新的微生物。我们的数据显示,任何污染都不只局限在一口湖中,而是随着时间的流逝,逐渐延伸到整个江河网络中。我们曾经只将这些湖看作孤立的生物学实验室,现在我们必须重新考虑一下了。”
神秘的海底人鱼之谜
老普利尼是一位记述过“人鱼”生物的自然科学家,在他的不朽著作《自然历史》中写到: “至于美人鱼,也叫做尼厄丽德,这并非难以置信……她们是真实的,只不过身体粗糙,遍体有鳞,甚至象女人的那些部位也有鳞片。”
1990年4月《文汇报》有这样一则报道:一些科学家正在竭力设法找到这一当今考古学最惊人的发现,一个3000年前美人鱼的木乃伊遗体的由来。一队建筑工人,在索契城外的黑海岸边附近的一个放置宝物的坟墓里,发现了这一难以相信的生物。这一发现的消息是由苏联考古学家耶里米亚博士在最近透露给西方的。她看起来像一个美丽的黑皮肤公主,下面有一条鱼尾巴。这一惊人的生物从头顶到带鳞的尾巴,计长有173厘米。科学家相信她死时约有100多岁的年龄。
1991年7月2日,新加坡《联合日报》发表了题为《南斯拉夫海岸发现1.2万年前美人鱼化石》的报道:科学家们最近发掘到世界首具完整的美人鱼化石,证实了这种以往只在童话中出现的动物,的确曾在真实世界里存在过。化石是在南斯拉夫海岸发现的。化石保存得很完整,能够清楚见到这种动物拥有锋利的牙齿,还有强壮的双颚,足以撕肉碎骨,将猎物杀死。“这只动物是雌性的。大概1.2万年前在附近海岸出现。”柏列·奥干尼博士说。奥干尼博士是一名来自美国加州的考古学家,在美人鱼出现的海域工作了4年。奥干尼博士说: “它在一次水底山泥倾泻时活埋,然后被周围的石灰石所保护,而慢慢转为化石。化石显示,美人鱼高160厘米,腰部以上像人类,头部发达,脑体积相当大,双手有利爪,眼睛跟其他鱼类一样,无有眼帘。
◆上半身是人下半身是鱼的生物
1991年8月,美国两名渔民发现人鱼事件,报道如下:最近美国两名职业捕鲨高手在加勒比海海域捕到十一条鲨鱼,其中有一条虎鲨长18.3米,当渔民解剖这条虎鲨时,在它的腹内胃里发现了一副异常奇怪的骸骨骨架,骸骨上身三分之一象成年人的骨骼,但从骨盆开始却是一条大鱼的骨骼。当时渔民将之转交警方,警方立即通知验尸官进行检验,检验结果证实是一种半人半鱼的生物。对于这副奇特的骨骼,警方又请专家进一步研究,并将资料输入电脑,根据骨骼形状绘制出了美人鱼形状。参加这项工作的美国埃毁斯度博士说,从他们所掌握的证据来看,美人鱼并不是传说或虚构出来的生物,而是世界上确实存在的一种生物。
科威特的《火炬报》在1980年8月24日报道:最近,在红海海岸发现了生物公园的一个奇迹——美人鱼。美人鱼的形状上半身如鱼,下半身象女人的形体——跟人一样长着两条腿和十个脚趾。可惜的是,它被发现时已经死了。……关于对活人鱼的发现也是有的。1962年曾发生过一起科学家活捉小人鱼的事件。英国的《太阳报》,中国哈尔滨的《新晚报》及其它许多家报刊对此事进行了报道。前苏联列宁科学院维诺葛雷德博士讲述了经过:1962年,一艘载有科学家和军事专家的探测船,在古巴外海捕获一个能讲人语的小孩,皮肤呈鳞状,有鳃,头似人,尾似鱼。小人鱼称自己来自亚特兰蒂斯市,还告诉研究人员在几百万年前,亚特兰蒂斯大陆横跨非洲和南美,后来沉人海底……现在留存下来的人居于海底,寿命达300岁。后来小人鱼被送往黑海一处秘密研究机构里,供科学家们深入研究。
◆其它有关发现
1958年,美国国家海洋学会的罗坦博士,在大西洋5公里深的海底,摄到一些类似人的海底足迹。
1963年,在波多黎各东南海底,美国海军潜艇演习时,发现了一条怪船,时速280公里,无法追踪,人类现代科技望尘莫及。
1968年,美国摄影师穆尼,在海底附近发现怪物,脸像猴子,脖子比人长四倍,眼睛像人但要大得多,腿部有快速“推进器”。
1938年,人们曾在爱沙尼亚的朱明达海滩上,发现“蛤蟆人”,鸡胸、扁嘴、圆脑袋,飞快跳进波罗的海里。诸如“人鱼”这类海底奇异生物的存在由于有了实物作证,那么它也就由人们所谓的“荒诞”、 “迷信”、“神话”的东西转变为当前一项严肃的科学研究课题了。
揭开死海有生物存在之谜
死海是位于西南亚的著名大咸湖,湖面低于地中海海面392米,是世界最低洼处,因温度高、蒸发强烈、合盐度高,据称水生植物和鱼类等生物不能生存,故得死海之名。那么死海真的就没有生物存在了吗?美国和以色列的科学家,通过研究终于揭开了这个谜底:但就在这种最咸的水中,仍有几种细菌和一种海藻生存其间。原来,死海中有一种叫做“盒状嗜盐细菌”的微生物,具备防止盐侵害的独特蛋白质。
众所周知,通常蛋白质必须置于溶液中,若离开溶液就要沉淀,形成机能失调的沉淀物。因此,高浓度的盐分,可对多数蛋白质产生脱水效应。而“盒状嗜盐细菌”具有的这种蛋白质,在高浓度盐分的情况下,不会脱水,能够继续生存。
嗜盐细菌蛋白又叫铁氧化还原蛋白。美国生物学家梅纳切姆‘·肖哈姆,和几位以色列学者一起,运用x射线晶体学原理,找出了“盒状嗜盐细菌”的分子结构。这种特殊蛋白呈咖啡杯状,其“柄”上所含带负电的氨基酸结构单元,对一端带正电而另一端带负电的水分子具有特殊的吸引力。所以,能够从盐分很高的死海海水中夺走水分子,使蛋白质依然逗留在溶液里,这样,死海有生物存在就不足为奇了。
参加这项研究的几位科学家认为,揭开死海有生物存在之谜,具有很重要的意义。在未来,类似氨基酸的程序,有朝一日移植给不耐盐的蛋白质后,就可使不耐盐的其他蛋白质,在缺乏淡水的条件下,在海水中也能继续存在,因此这种工艺可望有广阔的前景。
化石饼中石鱼之谜
在非洲的马达加斯加岛西北部的一个村子附近,人们无意中发现一种包裹着鱼的石头。从外表看,这些石头利普通石头没有什么区别,扁平的样子,呈灰黄色。然而,如用锤子敲击石头的侧面,石头会分层裂开。从裂开的对称石质面上,可以清楚看到一条较为完整的鱼深深地嵌在石面上。鱼的文路清晰可辨,形状、大小和今天热带海洋中生活的一种鱼差不多。经过古生物学家辨认,这种鱼在地球上早已绝种。由于这种鱼是化石饼层内发现的,人们就给它起了个名字,叫它石鱼。经初步鉴定,这种石鱼可能生活在1.8亿年前的古海洋中。经过研究,人们惊奇地发现,绝大部分的化石饼中的鱼,都保存完好,放到显微镜下都能看清石鱼的眼神经和颈动脉痕迹。
在研究探讨石鱼的过程中,有关石鱼的种种疑问被一个个提出来了,一些问题至今还没有找到今人信服的解释。
第一个疑问是,这种古海洋中的热带鱼是怎么进入“石套”中的。从人们获得的化石资料看,几乎每块石饼的形状和它内部所包藏的鱼都差不多,因此完全可以确定,它们都是同一种鱼。因此,人们这样解释这些鱼的“石化”过程:大约在亿万年前,在有机体腐蚀和其他化学作用下,海水中产生大量的氧化硅结晶体。一群群的鱼突然遭到某种外力的作用,例如大规模的火山喷发或是大地震,使鱼群死亡。氧化硅结晶体把死鱼包裹起来。开始时,鱼身上的硅化物呈膜状,可能并不厚,但随着时间的推移,硅化物越结越厚,把鱼从外面用石质全部套起来了。但是,质疑也由此提出来了。假如这些鱼果真是在一次大的火山喷发中被“石化”的,那么,在这些化石中,为什么只有这一种鱼,而无其他的海洋生物?而且,鱼是非常容易腐烂的有机体,为什么这些鱼能如此完好地被保存下来?
第二个疑问是,这种鱼为什么在马达加斯加岛上能够存在,而且数量那么多?在别的什么地方也会有这种鱼吗?果然,人们又在北海。格陵兰海和斯匹次卑尔根海岸的岩石中,也发现这种石鱼。人们把这几处发现的石鱼标本比较研究,发现它们之间很相似,不仅它们石化的时间差不多,其鱼类的类别也差不多。这就是说,地球各处的石化鱼的石化过程是一致的。那么,从今天的地理环境看,北海和马达加斯加岛之间,相隔数千千米,可见这种鱼在当时的古海洋中分布是很广的。然而,事实上这种被石化的鱼是在后来的中生代才形成“化石饼”的。那么,这种古地质变化在地球上可能发生过不止一次,或者说,这可能是在不同海域中分别发生的?人们的这种判断反映地质变迁的实际吗?
海水冷藏二氧化碳的秘密
留存在深层海水中的二氧化碳可能会影响全球气候的变化。洞察海洋在过去气候变迁扮演的角色,有助于我们预测未来气候的变化以及对其带来的冲击做万全的准备。
美国科学家在《自然》期刊上提出报告显示,他们天发现了古气候的证据:当全球气温下降,可能造成高纬度的海水分层(stratification)现象、并且将二氧化碳留存在深层海水中、使得大气中的二氧化碳含量减少,增强全球冷却效应。
在大约3000万年前(第三纪中期),冰期再次出现。过去的研究指出,造成这次地表降温的因素,除了地球的轨道变化、减少地表接收的太阳辐射量之外,大气中二氧化碳浓度下降可能带来加成的效果,一般认为高纬度的海洋在此时扮演着举足轻重的角色。
海洋中的浮游植物吸收溶解在水中的二氧化碳进行光合作用,借着生物呼吸作用以及当生物死亡分解后,二氧化碳会被重新释放到水层中,只有少部分的生物粪粒或残骸会沉人深海,使得二氧化碳转化为其他形式的碳留存在深海中,增加海洋的总碳量。因此,海洋生物如同泵一样,将碳从表层海水传送到深海,再借着海水的垂直混合作用,将二氧化碳(也包含一些营养盐)往上传送并重返大气。
科学家认为海水的密度分层会阻断二氧化碳往上传送的过程;海水的分层现象主要受温度与盐度控制,低纬度的海洋因表层温暖的海水而产生分层作用,使密度随深度增加,造成海水垂直对流不明显。至于高纬度的海洋由于表层温度低、海水对流混合,使得现今高纬度海洋成为向上输送二氧化碳的主要管道。
普林斯顿大学的Daniel M.sigman与同事,找到了支持在270万年前高纬度海水分层的证据。他们分析取自北太平洋副极区(Subarctic Noah Pacific Ocean)与南极海的ODP(Ocean Drilling Program)钻井岩心,比较两处蛋白石质的微体生物化石累积量(biogenico-pal accumulation)及沉积物的氮同位素含量变化(代表营养盐的多寡)。结合两项观测,科学家认为生物化石累积量的减少,来自营养盐的供应量下降,而营养盐则受制于海水的分层。科学家认为造成冰河时期高纬度海水分层的原因,主要受到盐度的控制:当温度逼近冰点时,海水密度受到盐度变化的影响会大于温度变化。因此,在冰河时期容易因降水、蒸发多寡及海冰的消长,导致盐度改变而造成海水分层,结果将使水层中二氧化碳无法重回大气,造成大气中的二氧化碳浓度下降。
Woods Hole海洋研究所的Roger Francois表示,这个研究其实过度简化了造成全球冷却的因素。然而它的确提供了一个简单的机制,并贴切地说明过去的一段气候变迁。哲学家齐克果说: “表象如浮标,本质如鱼钩”,我们期待科学家在复杂的古气候研究中,洞察海洋在过去气候变迁扮演的角色,这将有助于预测未来气候的变化,好让我们为气候变化可能带来的冲击做万全的准备。
海豚救人的离奇之谜
在人们的心目中,海豚一直是一种神秘的动物。不过,人们对海豚最感兴趣的,恐怕还是它那见义勇为、奋不顾身救人的行为。
历史上流传着许许多多关于海豚救人的美好传说。早在公元前5世纪,古希腊历史学家希罗多德就曾记载过一件海豚救人的奇事。有一次,音乐家阿里昂带着大量钱财乘船返回希腊的科林斯,在航海途中水手们意欲谋财害命。阿里昂见势不妙,就祈求水手们允诺他演奏生平最后一曲,奏完就纵身投入了大海的怀抱。正当他生命危急之际,一条海豚游了过来,驮着这位音乐家,一直把他送到伯罗奔尼撒半岛。这个故事虽然流传已久,但是许多人仍感到难以置信。
1949年,美国佛罗里达州一位律师的妻子在《自然史》杂志上披露了自己在海上被淹获救的奇特经历:她在一个海滨浴场游泳时,突然陷入了一个水下暗流中.一排排汹涌的海浪向她袭来。就在她即将昏迷的一刹那,一条海豚飞快地游来,用它那尖尖的喙部猛地推了她一下,接着又是几下,一直到她被推到浅水中为止。这位女子清醒过来后举目四望,想看看是谁救了自己。然而海滩上空无一人,只有一条海豚在离岸不过的水中嬉戏。近年来,类似的报道越来越多,这表明海豚救人绝不是人们臆造出来的。
海豚不但会把溺水者推到岸边,而且在遇上鲨鱼吃人时,它们也会见义勇为,挺身相救。1959年夏天, “里奥·阿泰罗”号客轮在加勒比海因爆炸失事,许多乘客都在汹涌的海水水中挣扎。不料祸不单行,大群鲨鱼云集周围,眼看众人就要葬身鱼腹了。在这千钧一发之际,成群的海豚犹如“天兵神将”突然出现,向贪婪的鲨鱼猛扑过去,赶走了那些海中恶魔,使遇难的乘客转危为安。
海豚始终是一种救苦救难的动物。人类在水中发生危难时,往往会得到它的帮助。海豚也因此得到了一个“海上救生员”的美名,许多国家都颁布了保护海豚的法规。那么海豚为什么要救人呢?在人们对海豚没有充分认识之前,总以为它是神派来的保护人类的。由于科学的进步,对海豚的认识进一步加深,其神秘面纱逐渐被揭开。那么,海豚救人究竟是一种本能呢,还是受着思维的支配?
动物学家发现,海豚营救的对象不只限于人。它们会搭救体弱有病的同伴。1959年,美国动物学家德·希别纳勒等人在海中航行时,看到两条海豚游向一条被炸药炸伤的海豚,努力搭救着自己的同伴。海豚也会救援新生的小海豚,有时候这种举动显得十分盲目。在一个海洋公园里,有一条小海豚一生下来就死掉了,但它仍然不断地被海豚妈妈推出水面。其实,凡是在水中不积极运动的物体,几乎都会引起海豚的注意和极大的热忱,成为它们的“救援”对象。有人曾做过许多试验,结果表明,海豚对于面前漂过的任何物体,不论是死海龟、旧气垫,还是救生圈、厚木板,都会做同样的事情。1955年,在美国加利福尼亚海洋水族馆里,有一条海豚为搭救它的宿敌——一条长1.5米的年幼虎鲨,竟然连续8天把它托出水面,结果这条倒霉的小鲨鱼终于因此而丧了命。
据此海洋动物学家认为,海豚救人的美德,来源于海豚对其子女的“照料天性”。原来,海豚是用肺呼吸的哺乳动物,它们在游泳时可以潜入水里,但每隔一段时间就得把头露出海面呼吸,否则就会窒息而死。因此对刚刚出生的小海豚来说,最重要的事就是尽快到达水面,但若遇到意外的时候,便会发生海豚母亲的照料行为。她用喙轻轻地把小海豚托起来,或用牙齿叼住小海豚的胸鳍使其露出水面直到小海豚能够自己呼吸为止。这种照料行为是海豚及所有鲸类的本能行为。这种本能是在长时间自然选择的过程中形成的,对于保护同类、延续种族是十分必要的。由于这种行为是不问对象的,一旦海豚遇上溺水者,误认为这是一个漂浮的物体,也会产生同样的推逐反应,从而使人得救。也就是说这是一种巧合,海豚的固有行为与激动人心的“救人”现象正好不谋而合。
有的科学家觉得,把海豚的救苦救难行为归结为动物的一种本能,未免是将事情简单化了,其根源是对动物的智慧过于低估。海洋学家认为,海豚与人类一样也有学习能力,甚至比黑猩猩还略胜一筹,有海中“智叟”之称。研究表明,不论是绝对脑重量还是相对脑重量,海豚都远远超过了黑猩猩,而学习能力与智力发达密切相关。有人认为,海豚的大脑容量比黑猩猩还要大,显然是一种高智商的动物,是一种具有思维能力的动物,它的救人“壮举”完全是一种自觉的行为。因为在大多数情况下,海豚都是将人推向岸边,而没有推向大海。20世纪初,毛里塔尼亚濒临大西洋的地方有一个贫困的渔村艾尔玛哈拉,大西洋上的海豚似乎知道人们在受饥馑煎熬之苦,常常从公海上把大量的鱼群赶进港湾,协助渔民撒网捕鱼。此外,类似海豚助人捕鱼的奇闻在澳大利亚、缅甸、南美也有报道。
海豚对人类这样一心一意,到底是为了什么呢?在鲨鱼面前,海豚是疯狂的击杀之神,攻击人类可谓易如反掌,但却从来没有海豚伤人的记录。最令人无法理解的是,即使当人们杀死一条海豚的时候,其他在场诉海豚也只是一旁静观,绝不以牙还牙。对于协作精神很强的海豚,这样的表现实在令动物学家深感困惑。
海洋大漩涡:科学史上的未解之谜
◆水量超过250条亚马孙河
在埃德加·爱伦·坡的短篇小说《卷入大漩涡》中,描述了挪威海岸一个悬崖边的强大的漩涡。书中是这样说的:漩涡的边缘是一个巨大的发出微光的飞沫带,但是并没有一个飞沫滑入令人恐怖的巨大漏斗的口中,这个巨大漏斗的内部,在目力所及的范围内,是一个光滑的、闪光的黑玉色水墙,这个巨大的水墙以大约45°℃角向地平线倾斜。它在飞速地旋转,速度快得使人感到目眩,并不停地摇摆,在空气中发出一种令人惊骇的声响,这种声响半是尖叫,半是咆哮。
澳大利亚的海洋学家3月14日宣布,他们发现了一个如同爱伦·坡在小说中所描写的那样的一个巨大冷水漩涡,只是没有书中描写的那样陡峭或移动得那么快。除此之外,几乎没有什么两样。这个旋风位于距悉尼96公里处,直径长达200公里,深1公里。它正在剧烈旋转,产生的巨大能量将海平面几乎削低了1米,改变了这个地区主要的洋流结构。它携带的水量超过了250条世界第一大河——亚马孙河的水量!
澳大利亚联邦科学与工业研究组织称,这个漩涡的力量非常大,它所携带的能量将电影《海底总动员》中时常出现的那种主要洋流推向了更远的海域,但到目前为止这个剧烈的漩涡还没有影响到船运。
◆紊乱现象至今无人能解
暴风不太可能产生这样的影响,但科学家需要迫切地知道接下来会发生什么,因为在漩涡的背后是一种洋流紊乱现象,这是当代最难以解答的科学难题之一。伟大的量子物理学家沃纳海森堡说: “临终前,当躺在床榻上,我会向上帝提出两个问题:为什么会出现相对性和为什么会出现洋流紊乱?我认为上帝或许会为第一个问题给出答案。”
在全世界都会看到海洋漩涡的身影,在自然界中它们是一种正常的现象。当不同的水流相遇时便会产生漩涡,和它们的近亲空气漩涡以及太阳与风的共同作用,这些海洋漩涡在影响天气的过程中扮演了异常重要的角色。它们将一个天气系统中的能量转移到另一个天气系统中。
海洋漩涡主要受海洋的涨潮和退潮控制,此外,它们还遵从一些数学规则,但并非所有的规则。科学家对这些海洋漩涡只能进行部分预测,它们是剧烈混乱产生的现象,但也展示出具有某种结构、节奏以及其他与秩序有关的特征。海洋漩涡从不会重复自己,所以对它们的行为进行统计无法完全解决问题。
当年,美国人想通过把40年英吉利海峡的天气数据平均一下,用这种方法预测诺曼底登陆那天的天气情况,结果犯了大错。最后还是英国和挪威的预测专家利用取样预测法拯救了他们。
◆“漩涡”现象无处不在
海洋漩涡虽然不能被形容为自然界中的一个反复无常的奇异现象,但像悉尼附近海域这么巨大的海洋漩涡,在不可预见的天气事件中尤其是在“厄尔尼诺”反常气候现象中,在秘鲁的大雨到堪萨斯的干旱中都扮演着非常重要的角色。
海洋漩涡是不同来源的水流交汇导致的,这些水流有各自不同的温度和流速。当不同的水流撞击在一起时会产生不可预见的后果。这种不可预知性与二氧化碳和甲烷气体的排放导致的不稳定性有关,这种不稳定性反过来导致了更加无法预测的水流的混合。收集到其中所有的变量并进行数学计算令科学家大费脑筋,他们正在努力弄清的一件事情是:如何理解海洋漩涡中一致和非一致运动之间的关系。这个关系是如何预测漩涡中的一个关键性因素。
悉尼海洋大漩涡令人困惑的是,它在不断改变。当你从一个视角或在一个特定的时间段观察时,它似乎很平静,但当从另一个地方或其他时间观察时它又会变得非常狂暴。如果在它上面航行时,水面看起来似乎很平静,但却会使巨轮发生晃动。悉尼海洋大漩涡可能很快会丧失它的能量,巨大的海洋漩涡通常会持续大约一周时间,但有一些可能会持续一个月之久。它们不会停息下来,而是通过将小漩涡吸入它们之中使能量发生转移。
科学家说,能量不断上下发生运动,就好像一个不断旋转的楼梯。水和空气中的漩涡中存在分子的混乱运动,这样的运动一直延伸到大气的边缘,在星际空间的流动中也存在这种神秘的混沌运动。科学家已经在恒星的尾迹中发现了漩涡的存在。自从卫星时代以来才真正有可能对漩涡进行全面的观察,为此所要做的就是要综合研究不同的信息。
这也是为什么那些关心股票市场上巨大资金流动的人会紧密追随与漩涡有关的科学。
“谍岛”失踪之谜
几年前, “谍岛”的幽灵曾震动了美国五角大楼。 “谋岛”是一个很小的珊瑚岛,面积不到500平方米,位于南太平洋。正是这个不起眼的小岛,引起了一个离奇的故事。由于该岛恰好处于洲际航线之旁,因而被美国中央情报局看中,在岛上偷偷地安装了一台现代化的高灵敏度的海洋遥感监测器,据说可与美国一颗空中军事间谍卫星相连,于是从“谍岛”获得的情报直通五角大楼。经过这条洲际航线的各种船只和潜水艇,都逃不过五角大楼的这只“千里眼”。
但是好景不长,1990年夏季的一天, “谍岛”的监测系统突然间完全失灵,消息中断,五角大楼的战略家惊慌失措。情报官员们认为可能是前苏联的间谍机构克格勃发现了这个秘密,有意把它破坏了。五角大楼有关要员迅速召集紧急会议,并立即派遣一支庞大的舰队,以演习为名赶往“谋岛”,当舰队到达出事地点时,眼前却是一片汪洋,令官兵们惊愕不已。原来,这个小小的珊瑚岛早已无影无踪,神秘地消失了。
这件事引起种种猜测,但直到如今,也没有搞清“谍岛”失踪的原因。
海洋动物变性之谜
动物王国趣事多,其中之一就是鱼的雌雄之变。如红海的红稠鱼,二十多个组成一个一夫多妻制家庭,在这个家庭当中,丈夫不准其他的雄性问津,更不准窝里的雌性逞强,否则,这条逞强的雌性就有可能变成雄性。而一旦唯一的丈夫失踪或死亡时,就会有一个身强力壮的雌性变成雄性,取代它的位置,统治这个家庭。假如这个丈夫出走,另一个雌性会紧接着变成雄性,不断出走不断变,直到最后一个变成雄性。其实,这种现象在低等海洋动物中并不少见。生活在珊瑚礁上的红鱼旨鱼、大鱼旨鱼、鹦嘴鱼、隆头鱼等都能由雌变雄,而细鱼耆鱼、海鳝、海葵鱼等又都能由雄变成雌。人们所熟知的黄鳝,刚出生时,都是清一色的“女儿”,而一旦性成熟产卵后,它们的生殖系统会突然发生变化,变成“男儿”。因而,苗条瘦小的黄鳝个个都是“女士”,而个头粗大的黄鳝个个都是“男士”。这样,粗壮的“男士”与弱小的“女士”结婚,又生下一批“女士”,之后又变成“男士”,如此循环下去。
有些鱼类更加奇特,如珊瑚礁中的石斑鱼,当这一海域雄性多、雌性少时,一部分雄性石斑鱼就会变成雌性;而当这一海域雌性多,雄性少时。一部分雌性石斑鱼就会变成雄性,以保证产下众多的下一代。更为奇特的是,生活在美国佛罗里达州和巴西沿海的蓝条石斑鱼,一天中可变性好几次。每当黄昏之际,雄性和雌性的蓝条石斑鱼便发生性变,甚至反复发生5次之多。这种现象既叫变性,又叫“雌雄同体”和“异体受精”。科学家们分析,或许是因为鱼的卵子比**大许多,假如只让雌性产卵,负担太重,代价太高。而假如双方都承担既排精又排卵的任务,繁殖后代的机会会更多一些。牡虫厉也是身兼雌雄两性,有趣的是,牡虫厉的雌雄之变是逐年变化的,即去年是雄性,今年就变成雌性,来年又是雄性,年年变化不已,每个牡虫厉变化的时间各不相同,并不是同时发生的。低等海洋动物为什么会发生变性,至今仍是个谜。尽管科学家们众说纷纭,但至今仍无定论。但不管怎么说,这也是一些低等动物在进化过程中为了适应生存和更有利地繁殖后代所演变的一种独特的功能。
赤潮成因之谜
赤潮是海洋受到污染后所产生的一种生态异常现象,其直接原因是有机物和营养盐过多而引起的。赤潮,顾名思义,应当是红色的,但实际上,赤潮的颜色并不都是红色的,其颜色也是多种多样的。影响赤潮的颜色主要看引起赤潮的是哪种海洋浮游生物。由夜光虫引起的赤潮,呈粉红色或深红色。由某些双鞭毛藻引起的赤潮,呈绿色或褐色。由膝沟藻引起的赤潮,海水有时竟不会出现明显颜色变化。据统计,能引起赤潮的浮游生物有上百种,其中甲藻类是最常见的赤潮生物,有20多种。
一旦在海域内发生赤潮,会给海洋中生活的其他生物、给海洋环境乃至生活在这一海域沿岸的居民造成严重危害。高度密集的赤潮生物能将鱼、贝类的呼吸器官堵塞,造成大批鱼和贝类的死亡。这些被赤潮毒死的鱼或贝类在海水中继续分泌毒素,危害其他海洋生物的生长。赤潮生物的残骸,在海水中氧化分解,大量消耗水中的溶解氧,使局部海水发臭,恶化海洋环境。如果人食用了被赤潮污染的鱼或贝,还能造成死亡。因此,防止赤潮的发生是许多海洋科学家十分关注的课题。
尽管人们已投人大量人力物力去研究赤嘲,但是,时至今天,人们对引起赤潮的原因尚未完全弄清楚。赤潮发生的机理,以及赤潮与各种海洋环境要素的关系,仍然是科学家们正在深入研究的课题。比如说,现在普遍认为,赤潮与海洋污染有密切关系。但是,人们在远离海岸的大洋深处也发现过赤潮,这是为什么呢?难道除了海区富养化能引起赤潮外,还有别的什么原因?再如,人们还发现,暴雨过后,海水表层盐度迅速降低,也能刺激赤潮生物的大量急剧繁殖,这又是为什么?正因为人们无法弄清楚赤潮生成的内在机理和发生规律,所以无法预报海区内发生的赤潮的灾害,以便提前防范。
海参长生之谜
海参,是我国古人给它起的名字。 “其性温补;足敌人参”,故此得名。海参是生长海洋底层岩石上或海藻间的一种棘皮动物,又名海黄瓜。海参共有800多种,可供食用的仅有20多种。海参品种因地而异,我国西沙群岛,海南岛盛产梅花参、乌元参等;福建、浙江出产肥皂参、光参而北方海产唯有刺参,它是食用海参中较名贵的品种。
从水族馆观察活海参的外形,其相貌相当丑陋,它那细长圆状的躯体,肉多而肥厚,体表长满像肉刺似的东西,无怪乎人们形象地称它叫“海黄瓜”。另看海参其貌不扬,生存历史却使人惊诧,它比原始鱼类出现还早,在六亿多年前的前寒武纪就开始存在了。经古生物学家对海参的骨片化石进行系统研究,它已成为地层古生物工作者划分地层和研究古地质的一项重要依据,甚至成为保罗纪的标准化石。十几年前,我国古生物工作者在四川华莹山和浙江长兴的二叠纪(距今二亿多年前)的地层中,都发掘到海参的骨片。
海参深居海底,不会游泳,只是用管足和肌肉的伸缩在海底蛹动爬行。爬行速度相当缓慢,一小时走不了3米路程。它生来没有眼睛,更没有震慑敌胆的锐利武器。如此这般,亿万年来,在弱肉强食的海洋世界中,它们是如何繁衍至今而不绝灭的呢?
◆异乎寻常的休眠期
人们都知道,陆上的有些动物如蛇、蝙蝠、青蛙、刺猾熊等都有冬眠的习性。在寒冷的冬季里,水冷草枯,觅食困难,它们只好躲藏在各自的巢灾,靠体内的养分维持生存。海参却反其道而行之,偏偏选择在食物丰盛的夏季休眠。就拿刺参来说,当水温调至20℃时,它便不声不响地转移到深海的岩瞧暗处,潜藏石底,背面朝下。一睡就是三四个月,这期间不吃不动,整个身子萎缩变硬,待到秋后才苏醒过来恢复活动。
奇怪,海参为什么要在夏季休眠呢?
海洋学家解释说,平日里,海参靠捕食小生物为生,而这些小生物对海水温度很敏感,海面水暖,它们则往上游,水冷则潜回海底。入夏之后,海面暖和,这时生活在海里的小生物,纷纷到上层水域进行一年一度的繁殖,而栖身海底的海参没本事追随。迫于食物中断,只好藏匿石下休息保养。
◆特殊奇妙的护身术
面对危机四伏的海底环境和凶残狡诈的各种敌害,海参以特殊的斗争形式保护自己。
风起浪涌,会把附着不力的海参卷入危险境地。但海参能预测天气,当风暴即将来临之际,它就躲到石缝里藏匿起来,当渔民发觉海底不见海参时,就知道风暴即将来临便赶紧收网返航。
海参能像对虾一样,随着居处环境而变化体色。生活在岩礁附近的海参,为棕色或淡蓝色;而随居在海带、海草中的海参则为绿色。海参这种变化的体色,能有效地躲过天敌的伤害。
尽管如此,海参总免不了一些特殊的侵害,于是它形成了一套特殊的求生存护身妙术。当阴险狡猾的海盘车,贪婪凶恶的大鲨鱼垂涎欲滴地偷袭过来时,警觉的海参迅速地把体腔内又粘又长的肠子、树枝一样的水肺一古脑儿地喷射出来,让强敌饱餐一顿,而自身借助排脏的反冲力,逃得无影无踪。当然,没有内脏的空躯壳海参并不会死掉,大约经过50天时间,又会生出一副新内脏,以原有丑陋模样出现在海洋生物大家族之中。
海参除了有排脏迷敌的绝招外,还有像海星一样的“分身”功能。将海参断为数段,投放海里,经过3—8个月,每截又会长成完整的活参。有的海参还有自切本领,当海参感到外界环境不适宜时,能将自身切成数段,以后每段又会长成新的个体。当渔民捕到海参时,若不及时加盐、矾加工,它便自溶成为一滩水。
◆耐人寻昧的怪现象
海参适应生态环境变化趋利避害的本领令人惊叹不已,但在它体内出现两种奇异现象又令人困惑不解。
海参与光鱼和谐共生。这种光鱼又称潜鱼,体型小而光滑,时常钻进海参的体腔内寻找食物或躲避敌害。光鱼出入参体的动作既麻利又滑稽:先是用小脑袋探寻海参的肛门,接着把尾卷曲先插人,然后伸直身躯,再向后蠕动,一直到完全钻入寄生的体内为止。有人发现,在一只海参的体内竞栖居7尾以上的光鱼。光鱼白天把参体当作舒适的寓所,夜里出来寻找一些小甲壳之类的动物充饥。不幸的海参做了受寄主,非但得不到一点好处,反而使其内脏器官遭到损毁。尽管如此,彼此和睦共处,从不分离。凡是比较接近海岸的海参,几乎没有光鱼潜伏寄生,而栖息深海的海参,一般都有一尾或多尾光鱼隐伏体中。
几年前,人们惊奇地发现,海参的皮下贮存个小的纯铁球。小铁球的直径只有0.002毫米。至今也无法解释这个小铁球对海参有什么用处。据猜测这个小铁球可能是作为食物困难时的贮备,以备可以用其体内的纯铁球与贫铁食物进行组合。
弄清海参贮存铁球以及与光鱼共生关系,对于揭开海参长生的奥秘无疑是有极其重要作用。
海底古磁性条带之谜
19世纪末,著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性,就是当磁石加热到一定温度时,原来的磁性就会消失。后来,人们把这个温度叫“居里点”。在地球上,岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用,获得微弱磁性,并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说,无论地磁场怎样改换方向,只要它的温度不高于“居里点”,岩石的磁性是不会改变的。根据这个道理,只要测出岩石的磁性,自然能推测出当时的地磁方向。这就是在地学研究中人们常说的化石磁性。在此基础之上,科学家利用化石磁性的原理,研究地球演化历史的地磁场变化规律,这就是古地磁说。
为了寻找大陆漂移说的新证据,科学家把古地磁学引入海洋地质领域,并取得令人鼓舞的成绩。
第二次世界大战之后,科学家使用高灵敏度的磁力探测仪,在大西洋洋中脊上的海面进行古地磁调查。之后,人们又使用磁力仪等仪器,以密集测线方式对太平洋进行古地磁测量。两次调查的资料使人们惊奇地发现,在大洋底部存在着等磁力线条带,而且呈南北向平行于大洋洋中脊中轴线的两侧,磁性正负相间。每条磁力线条带长约数百千米,宽度在数十千米至上百千米之间不等。海底磁性条带的发现,成为本世纪地学研究的一大奇迹。1963年,英国剑桥大学的一位年轻学者F.J.瓦因和他的老师D.H.马修斯提出,如果“海底扩张”曾经发生过,那么,大洋中脊上涌的熔岩,当它凝固后应当保留当时地球磁场的磁化方向。就是说在洋脊两侧的海底应该有磁化情况相同的磁性条带存在。当地球磁场发生反转时,磁性条带的极性也应该发生反转,磁性条带的宽度可以作为两次反转时间的度量标准。这个大胆的假说,很快被证实了,人们在太平洋、大西洋、印度洋都找到了同样对称的磁性条带。不仅如此,科学家还计算出在7600万年中,地球曾发生过171次反转现象。
研究还发现,地球磁场两次反转之间的时间最长周期约为300万年,最短的周期约为5万年,两次反转的平均周期约为42~48万年。目前,地球的磁场方向己保留70万年了,所以,人们预感到一个新的磁场变化可能正在向我们靠近。
对于海底磁性条带的研究仍在继续之中,许多问题仍找不到令人满意的答案。例如,对于地球磁场为什么要来回反转这个最基本的问题,就无法解释清楚。尽管科学家们提出过种种假说,但其真正的原因还是不清楚的。也就是说,地球发生磁场转向的内在规律之谜,有待于科学家们去继续探索。
大白鲨之谜
尽管大白鲨频频出现在很多记录片和电影里,但是人类对这种古老的动物还知之甚少。因为这种海洋霸王腹部通常呈现白色,所以得名“大白鲨”。从进化论的角度来看,数百万年来,大白鲨的身体结构一直都没有变化。
大白鲨体形庞大,它们拥有轻盈的软骨骨架,体长能达到‘7米。在地球任何温度适宜的海域都会有大白鲨的行迹,比如南非、澳大利亚南部、美国加州附近海域。它们天生好胃口,凡是能捕获的食物几乎都能成为它们的美餐。
迄今为止,人类对大白鲨的了解最多只局限在上述这些肤浅的认识上,至于世界上到底有多少大白鲨,它们能活多长时间之类的问题,恐怕还没人能说得明白透彻。科学家目前尚未成功地观察到大白鲨**的全过程,更何况大白鲨生性倔强,一旦被人类捕获,离开自己广袤的海洋王国就会很快死去,所以到现在从没有真正意义上零距离接触大白鲨。
好奇心会牵引人们上天人海。从1988年起科学家就在加利福尼亚附近海域长期跟踪观察大白鲨。因为大白鲨踪迹隐秘,科学家特意在海边的灯塔上安装了观察设备,一旦发现有大白鲨袭击其他海洋动物比如海象、海狮,科学家会马上出动,用深水摄像技术抓拍难得的大白鲨活动的场面。
不久,科学家就会完成一个庞大的数据库的建设,向最终解开大白鲨之谜迈出重要的一步。根据数据库提供的信息,生物学家们初步推算大白鲨能活60岁至100岁。它们一般在13岁达到性成熟,这一点和大象乃至人类极为相似。根据现在掌握的资料,雌性大白鲨的妊娠期一般是18个月,因此推断大白鲨的繁殖周期远远长于其他动物。一些科学家初步估计,现在世界上仅存不到1000头大白鲨。由此看来,虽然号称海洋霸王,大白鲨也不能完全避免灭绝的危险。
斯坦福大学和加州大学的科学家动用了包括最先进的GPS卫星定位设备跟踪加州附近海域雌性大白鲨的活动踪迹。耗资惊人的综合检测系统,通过内部的电子时钟,日出和日落等外部数据来定位大白鲨所处的经度和纬度,依据遥感的海温图像,科学家可以判断出它们所处的环境。
综合该卫星系统去年获得的数据,科学家惊奇地发现,大白鲨并不只生衙在靠近海岸的浅海,更广阔的深海同样属于霸气十足的大白鲨的天地。一个取名为迪普芬的大白鲨是科学家重点观察的对象,40天之内,它从加州附近的浅海游到了3800公里以外的夏威夷。又过了4个月,迪普芬再次回到了它熟悉的加州浅海。是否雌性大白鲨还会向南方游得更远,现在还不能确定。至少科学家们推测,雌性大白鲨更倾向于独自在远离近海的南方产下幼鲨。
参考鲸和一些鸟类迁徙的习性,一些生物学家认为:大白鲨年复一年地奔波在“南北迁徙”的路上。如果这个假设真能得到印证,更多未解的问题又会冒出来:比如大白鲨为什么要不辞辛劳南北迁徙?它们在千万里的海洋跋涉途中靠什么来定位?浩瀚的太平洋里哪些生物会成为它们旅途中的可口点心?……
正如常年研究大白鲨的生物学家拜乐所说: “我们踏破铁鞋刚刚找到了一个问题的答案,马上就会又冒出4个新的问题。这正是研究大白鲨的乐趣所在。”
大西洋裂谷探秘
从前,人们以为洋底像锅,越往中央越深,而洋底一定是平坦的。1873年,英国海洋考查船“挑战者”号,用普通测海锤,测得大西洋中间有一带比较高的地方,好像是一座大山。
1925—1927年,德国海洋考查船“流星”号,用回声探测仪,探查到了那座大山,还给它画了图像:这座大山在大西洋中部,由北向南,呈s状绵延,长27780千米,宽1100—1800千米,山顶锯齿形,平均高出洋底3000米。它如同一金巨龙,伏卧在注底,成为大西洋的一条“脊梁骨”。因此,科学家给它起了一个十分形象的名称——“大西洋中脊”。1953年,美国地质学家尤因和希曾惊奇地发现,大西洋中脊与大陆上的山脉大不一样。它好像被谁用一把快刀,顺着山的走势,逢中劈开一道裂缝。这条裂缝深1—2千米,科学家叫它“裂谷”。
“冰岛裂谷”是大西洋中脊露出水面的地方。1967年,英国地质学家带领一帮人马到冰岛,他们在裂谷两边的山尖插上标杆,严格监视,定期测量标杆的距离。他们的辛劳终于有了成果——几年之内,标杆之间的距离比原来拉开了5—8厘米。明白了,大西洋中脊的裂谷,正在不断扩展!科学家们十分纳闷,是谁劈开了山岭,使伤口不断“化脓”,而且越张越大呢?
科学家们真想一头扎进裂谷洋底,看个究竟。可几千米深的洋底,可不是闹着玩的!后来,问题终于得到了解决。美国和法国首先制造了“深潜器”,人坐在里边,可以安全下潜到几千米深的洋底。1972—1974年,美法科学家联合行动,美国出了一艘“阿尔文”号;法国开出两艘,一艘叫“阿基米德”号,一艘叫“塞纳”号。他们沉到2800米深的亚速尔群岛大裂谷底部,在深潜器强聚光灯的照耀下,从小小的玻璃窗往外瞧——他们瞧见了什么?在宽约2000米的裂谷底下到处都是裂口,好像是一个个张开的大嘴巴。那些大嘴巴,正在喷吐热水。从裂口里溢出的熔岩,在洋底凝固:有的如一卷卷棉纱;有的如同挤出的牙膏;有的像一条条钢管;有的垒成一座座尖锥形的火山口……啊!
科学家们一下子明白过来:原来这儿是大西洋底地壳裂开的地方,一股无比巨大的力量,从地下升起,正使劲把裂谷朝两旁推开。多危险呀!
这儿正在制造地震和火山!
事实证明,大西洋正在以每年l一4厘米的速度扩张。几亿年前,南北美洲、欧洲和非洲大陆,原本是一家,由于地壳由北向南断开了一个裂口,海水涌入,淹成了一条海沟。海底裂口不断,爆发火山捅出熔岩,将地壳朝东西两边推去。经过了漫长的1.5亿年,便成了现在这个样子。翻开世界地图,你仔细瞧瞧,南美巴西那个大直角,不是刚好同非洲几内亚湾吻合在一起吗?
北美和欧洲也有类似的情形。这一点早已被“大陆漂移说”的创立者维格纳所证实。
人们不禁要问,将来会怎样?科学家预测,5000万年后,大西洋还要张开1000千米。由于印度洋也在扩展地盘,没准几亿年后,‘太平洋关闭,美洲大陆就会同亚洲大陆撞在一起。那时我们到美洲去旅游就不必坐轮船了!,其实,这只不过是一种极简单的推想。因为地壳的运动非常复杂,决不单是大西洋中脊这种情形。