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来自深海的巨大能量

时间:2021-04-29 13:32:06 点击:

  核心提示: 新研究表明,海洋深处的火山喷发能够释放出非常强大的能量,其能量释放率足以为整个美国供能。 在我们生存的这颗星球上,仍然有一大片不为人知的领域,那就是海洋底部。一个令人惊讶的事实是,我们对海底...

世界杯下注平台 www.tekrardusun.com 新研究表明,海洋深处的火山喷发能够释放出非常强大的能量,其能量释放率足以为整个美国供能。


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在我们生存的这颗星球上,仍然有一大片不为人知的领域,那就是海洋底部。一个令人惊讶的事实是,我们对海底的成像细节,甚至还不如对火星、月球和金星表面的成像细节来的清晰。假如把海洋中的水都抽干,我们的眼前将出现大片几乎不为人知的地貌。


事实上,地球上的绝大部分火山活动都发生在洋中脊和海底山,海底的岩浆活动占全球火山热通量的80%以上,深?;鹕交疃诺乜呛秃Q笾渥罹缌业娜攘亢椭柿看?。然而,与陆地火山不同的是,探测海底火山的爆发是极具挑战性的,因此对于海底火山活动及其在海洋环境中所起的作用,仍有很多未知的问题。


在陆地上,火山通常以爆炸性的方式产生壮观的喷发,并将火山灰散布到周围环境中。与之相比,科学家对与深?;鹕交疃泄氐哪芰渴头诺闹饕丛春颓慷仍蛑跎?。现在,一篇发表在《自然-通讯》杂志上的新研究表明,海洋深处的火山喷发能够释放出非常强大的能量,其能量释放率足以为整个美国供能。


在过去的一些研究中,通过分析由远程操作的潜艇所收集的数据,科学家发现海底普遍存在着火山灰沉积物。有的海洋微生物甚至会利用这些火山灰来搭建它们的窝。在陆地上,蒸汽是爆发性火山喷发的主要原因;科学家认为,海底的火山喷发不会是由蒸汽驱动的,而应该是由不断膨胀的二氧化碳气泡驱动的,因为蒸汽在高压下无法形成。他们认为由于海水的压力,深海的火山喷发只产生缓慢移动的熔岩流。


科学家普遍相信,海底的岩浆活动与一种被称为巨热流柱(megaplume)的神秘现象有关,这种热流柱是一些富含化学物质的热液,且体积巨大——可超过100立方千米(相当于4000万个标准游泳池大?。?。然而,对于这种巨热流柱的具体起源,仍然不够明确。


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图片 黄色正方形标注的是已在海底探测到的巨热流柱的位置 ,红色三角显示的探测到的深?;鹕交?。| 图片来源:Pegler et. al. / Nature Communications


在新研究中,英国利兹大学的应用数学家Sam Pegler和地质学家David Ferguson通过利用过去研究中对太平洋东北部的火山灰沉积的详细测量数据,发现这些火山灰可以从喷发点蔓延到几千米之外的地方。而且他们意识到,这种扩散并不能简单地用潮汐或其他洋流来解释。


他们建立了一个用于描述火山灰在海底扩散的数学模型。通过计算,他们发现输送这些火山灰,需要火山喷发以大约1~2太瓦(1太瓦 = 10¹²瓦)的巨大功率释放能量,并在数小时内就形成与观测到的巨热流柱特征相符的热液羽状流,这些热液羽状流就像陆地火山的大气羽流一样——先是向上升腾,然后向水平方向扩散。这为证明巨热流柱与活跃的深?;鹕脚绶⒂泄靥峁┝饲坑辛Φ闹ぞ?。


那么,到底是什么产生了如此强烈的热量和化学物质,并最终形成了巨热流柱呢?


一个最显而易见的候选答案是——最新喷发的熔岩。乍一看,新结果似乎支持这种说法,它们表明巨热流柱的形成与熔岩和火山喷发同时发生。但是,当研究人员计算了这一过程所需的熔岩量时,发现得到的数据高到不合理——是大多数情况下海底熔岩流的十倍。


也就是说,只有火山过程所释放的能量,很难驱动一个巨热流柱,它很可能需要额外的热量输入。研究人员猜测,它们很可能是由在海洋地壳中的热液的快速排出造成的。当岩浆向上喷发时,很可能会带动这些温度高于300°C的流体。


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图片 岩浆和(或)地壳内的液体的热量使得热液羽状流形成一个对流主干,这些流体在周围海水的包围下积累并冷却,接着它们形成了在水平方向流动的结构。| 图片来源:Pegler et. al. / Nature Communications


我们早已知道在地表下的岩石中生活着各种各样的微生物。在海底的热泉喷口附近,科学家还发现过一些“极端微生物”(生活在极端环境中的微生物),这样的发现进一步推动了我们对于生命的定义的思考。新的研究表明,巨热流柱来自地壳,这一结果与在某些巨热流柱中检测到了这些细菌是一致的——与巨热流柱的形成有关的热液的快速排出,有可能是将这些微生物从地下分散出去的主要机制。如果是这样的话,那么深?;鹕交疃褪怯跋炝思宋⑸锶郝涞牡乩矸植嫉囊桓鲋匾蛩?。


一些科学家认为,与海底热液系统有关的不寻常的物理和化学条件,可能为地球上生命的起源提供了适宜的环境。因此,巨热流柱可能参与了生命在海洋中的传播。由巨热流柱喷发的火山灰沉积物在深?;鹕街泻艹<?,这意味着或许通过巨热流柱的喷发,生物得以广泛繁衍。


虽然目前我们还不太可能直接观测深?;鹕脚绶?,但科学家正在努力收集海底火山活动的数据。希望在不久的未来,我们将揭示出更多关于海洋的火山特征。


作者:不详 来源:网络
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