探秘百慕大 深海洞穴

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  在大西洋北部茫茫大海之中,海底山脉从海底一直向上延伸,赫然浮现于海面之上并形成从东北向西南方向延伸的4座火山,大西洋中脊围绕这片火山底部的洋底壳估计至少形成于1.23亿年前。百慕大群岛就坐落在其中最大的一座火山的峰顶,这是一座早已停止活动的死火山。
  关于百慕大群岛火山的起源,科学家提出了多种理论。最初人们认为,大约1.1亿年前,沿大西洋中脊海底火山爆发,形成了一系列火山山峰。但是之后人们在百慕大海底钻探,结果发现了更为年轻的火山岩,于是这一理论被认为证据不足。如今一种被普遍认可的理论认为,组成百慕大海隆(也叫做海山或海底山,是从海底升到水面的山脉,有低于海平面的尖顶或平顶山峰)的4座海底火山是在大约3300万年前频繁的火山活动中形成的。但也有理论推测,火山活动频发之地正是地壳活动的一个热点地区,或海底热液口区域。长期以来,百慕大群岛因其复杂的地质演变历史及丰富多样的生态系统而受到科学家们的关注。
  
  神秘的深海洞穴
  
  在百慕大群岛内陆有许多洞穴,其中一些如今已被淹没在水下十几米深处,据勘测,最大的洞穴长达3千米,最深的洞穴深达25米。这些洞穴主要是由石灰岩构成的,这种岩石的特点就是在溶解过程中容易形成较大的落水洞、缝隙和洞穴。除了这些内陆洞穴而外,地质学和生物学研究均表明,在群岛附近海域还存在着一些巨大的水下洞穴,它们很可能被淹没在水下100米甚至100米以下的深处。
  这些水下洞穴形成于什么时候,又是怎样形成的呢?科学家认为,答案可能与海平面的升降有关。在更新世时期,冰期和间冰期交替更迭,海平面升降起落。在间冰期,海平面较高,形成由碳酸盐岩和风成岩堆积的沉积层:在冰河期,海平面较低,形成古土壤。如此多次反复,经历粘固、侵蚀、再粘固的过程,便形成了如今年代和结构各异的岩石层。科学家认为,这些洞穴就是在海平面下降100~130米的冰河期形成的。当时,作为百慕大岛屿基座的整个火山的峰顶都露出水面,岛屿的陆地面积比如今的百慕大群岛大得多,地下的淡水资源也远比如今丰富。雨水从土壤表层渗透到地下,与二氧化碳结合形成弱碳酸溶液,含酸性的地下水逐渐溶解石灰岩,形成一些横向的空隙;随着时间的推移,空隙越来越大,最终形成管状空洞、洞穴甚至地下湖泊,源源下滴的水滴则在洞穴内形成大量的钟乳石和石笋。冰期过后,海平面上升,洞穴中充满空气的间隙被海水淹没,洞穴的生成过程中止。
  自上世纪80年代初以来,科学家对百慕大地区的水下洞穴展开了一系列勘查,结果发现了150多个水下洞穴,其中许多相对较浅的洞穴通过涌向海岸的潮汐与大海相连。科学家还在这些水下洞穴中发现了一个极其丰富多样的洞穴生态系统,主要由各种盲目无色的甲壳类动物和其他无脊椎动物组成,其中许多是难得一见的古老珍稀品种,还有一些与深海海洋生物有着密切的亲缘关系。这些海洋生物在洞穴中已经生活了数百万年。由此可见,在海平面较低的时期,这些洞穴为百慕大群岛的许多珍稀海洋生物提供了避难场所,即使在今天,它们很可能仍然是一些罕见洞穴物种的栖息之地。
  远古洞穴物种的存在,以及所有已知的百慕大海底洞穴在地球冰期低海平面时期都已形成的事实表明,在百慕大群岛附近一定还存在着一些深海洞穴。对科学家来说,深海洞穴是目前地球上尚未得到充分探索的地点之一,在那里栖息着众多鲜为人知的海洋生物,而百慕大群岛地区正是他们探寻和研究深海洞穴的一个理想去处。2009年9月,美国科学家对百慕大深海洞穴进行了一次新的探险。
  
  考察计划
  
  科学家之前对海下洞穴的勘察只限于较浅的水域(水下50米以内),而最新研究表明,水下洞穴几乎可以形成于大海深处的任何地方。百慕大群岛地区的地质演变历史,以及生物学上的证据都表明,在群岛附近海域存在水下洞穴的可能性极大。为了进一步了解这些深海洞穴的起源、演变过程和分布情况,在此次考察中,科学家将深入百慕大群岛附近海域深水区(水下60米~200米),调查是否存在深海洞穴。
  按照计划,科学家首先要找到深海洞穴,然后探查其地质性质,同时调查浅水穴居动物与深水穴居动物之间的关系。考察活动分三个步骤进行:
  第一阶段,科学家将首次使用高分辨率多波束声纳来绘制详尽的地质地貌参考图和高分辨率海底地图,寻找有可能存在的深海洞穴。多波束声纳水下考察任务将在美国加州州立大学蒙特利湾分校海图测绘实验室主任赖克·克维特克博士的领导下进行。
  第二阶段,在确认值得进一步探测的地点之后,科学家将利用无人遥控潜水器对这些地点作进一步的探查和拍摄,以寻找洞穴入口处。通常,在洞穴入口处会出现一些异常现象,比如海水异常流动、鱼群及靠过滤捕食为生的海绵等海洋生物不同寻常地大量聚集、出现微含盐分的半咸水及因海浪海风或潮水等形成的波浪形沙地。
  第三阶段,也就是最后一个阶段,海洋生物学教授汤姆·艾利夫博士将带领一批专业潜水员,佩戴混合气体呼吸器潜入深海,对群岛附近的深海洞穴栖息地和一些已经确认存在的深海洞穴入口处进行探查,以确定其起源和形成年代,同时收集海洋生物标本,并与百慕大地区浅水洞穴的物种进行比较。此外,还将在海底安置各种测量仪器。包括流速仪和水质分析仪等。
  海洋生物学家认为,百慕大群岛新发现的一些洞穴生物是当地所特有的,是研究深海洞穴的生物多样性、生态和演化过程不可缺少的重要组成部分。有意思的是,百慕大地区所特有的一些洞穴生物与大西洋对岸的洞穴生物(如加那利群岛、地中海),甚至与太平洋地区的洞穴生物(如加拉帕戈斯群岛、夏威夷群岛、帕劳群岛),以及深海里的一些原始有机生物,都有着非常密切的亲缘关系。洞穴生物这种不同寻常的生物地理分布,通常被认为源自于古地中海时期,那时地球上所有的大陆都合并为一个超级大陆。不过,百慕大群岛地区原本是大洋中的一座火山岛,以前从未成为大陆的一部分,也从未比今天更接近大陆。如此看来,最初到达岛上洞穴的动物群,有可能是经由墨西哥湾流从浅水区来到这里的,或者来自于海洋深处。
  科学家还将通过这些海下探险活动,提供更新世冰川期低海平面的位置和发生年代的精确数据。更新世时期被认为是一个对地球气候变化产生极大影响的时期,科学家希望百慕大群岛深海洞穴探险活动能够为海平面变化之极限以及变化速度提供新的视角。
  探险活动还安排了一些学生参与。旨在让学生们通过亲身参与和实际体验科研探索活动,了解保护有着微妙相互联系的海洋生态系统的重要性。
  此次考察活动从2009年9月5日开始,至9月30日结束。以下摘选部分参加此次考察活动的科学家和学生的考察日志。
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