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散布在各地的海洋蓝洞,是地球对“不可名状恐惧”的最好诠释

佚名 科学 2020年12月04日

散布在各地的海洋蓝洞,是地球对“不可名状恐惧”的最好诠释


宇宙有黑洞,地球有蓝洞。平淡无奇的浅滩上莫名出现一个深达百米的神秘空洞,有人把它誉为“地球给人类保留宇宙秘密的最后遗产”,目前我们对它的了解甚至比黑洞更少。




“蓝洞”可不仅仅是做出了火爆全球“吃鸡”游戏的工作室,这个名字属于一种极为特殊的海洋地貌。全世界范围内,“蓝洞”屈指可数,一般存在于海岸或珊瑚礁礁盘区域,是被海水覆盖着的洞穴开口。




俯瞰永乐环礁,如蓝色幕布上的一串项链




2012年5月,南海,永乐环礁附近,一艘小船正在航行。船老大与乘员闲谈起来:晋卿岛的礁盘上,有处被渔民们称为“龙洞”的地方,巨大的圆形洞口呈现神秘的深蓝色,即使是在大海中也显得分外特殊。洞口处在茂密的珊瑚和暗礁之中,船舶不易接近,渔民们对“龙洞”十分敬畏,亦不敢深入其中一探究竟。



永乐龙洞的位置




“有人说,这里藏着无尽的宝贝;也有传说此处是孙悟空拔去定海神针做如意金箍棒后留下的…”这些线索被船上的乘客们听到。而这群乘客,正是前往附近环礁进行考察和水下拍摄的《中国国家地理》西沙考察组。他们意识到:这处“龙洞”不简单——不仅在于当年孙悟空“捡装备”之地有着落了,更在于,这处“龙洞”可能是我们中国的第一处“蓝洞”。




巴哈马迪恩斯蓝洞与伯利兹大蓝洞



由于光谱中的红、黄和绿等颜色的光在穿过水体的过程中被吸收,而蓝光能够穿透较厚的海水并被底/壁部反射。因此,从空中看去,在蔚蓝的海水与繁茂的珊瑚中央,蓝洞显得格外深邃神秘,像一颗摄人心魄的眼眸,从大海望向天空。同时,这种颜色也暗示着蓝洞的深不可测。




且不说蓝洞到底藏着什么秘密,目前已被发现的蓝洞无一不令科学家,旅行者和极限运动爱好者趋之若鹜:例如,位于伯利兹的“大蓝洞”(Great Blue Hole),洞口有三百多米宽。潜入其中,钟乳石和石笋交错参差,海水清澈,各种鲨鱼环伺周围。位于巴哈马的迪恩斯蓝洞(Dean'sBlue Hole)以“最深蓝洞”(202m)而驰名,幽深莫测,令人恐惧又好奇,因无比“刺激”的体验而成为自由潜水者挑战世界纪录的“圣地”。尽管这种未知的环境已经吞噬了无数信心满满的探险家…



埃及达哈布蓝洞前的吊唁处,在该处遇难的冒险者已有百余位




极有可能加入“蓝洞俱乐部”的种子选手——永乐龙洞,又会为我们带来什么惊喜呢?会满足我们对“龙宫”的幻想吗?在2012年至2016年的时间里,考察组数次潜入永乐龙洞。受限于设备和海况,他们多次潜入的深度最深只到六十多米,但依然为我们带来了包括影像和文字记录等第一手资料。




三沙航迹珊瑚礁保护研究所对永乐龙洞开展调查




调查组之前也调查过世界上的其他蓝洞。相比之下,永乐龙洞可以说是其貌不扬:浅层的海洋生物有狮子鱼,鹦嘴鱼,巨蛤等,与附近海域并无不同;到了约40m时,生物附着的迹象显著减少,而洞壁形态仍无较大变化,没有发现石笋和石钟乳。除了在峭壁上发现了两个规模不大的支洞以外,就是下方黝黑一片的海水,龙洞依旧保持着神秘。



对于抱有“龙宫探宝”之期望的探索者来说,这种结果确实难以尽兴。然而,他们并不是对蓝洞进行调查的唯一团队。



2015年起,三沙市的相关专家和三沙航迹珊瑚礁保护研究所对永乐龙洞开展了一系列的调查,各种装置设备悉数登场:声呐侧扫装置、电子计数铅锤、深海海流仪、水下机器人等,为我们提供了更为全面和透彻的龙洞信息。调查组从一开始就注重对龙洞的保护,舍弃了诸如三维地震法等高效率但可能对龙洞有伤害的方法。



研究人员建立的永乐龙洞三维结构模型



龙洞的全貌逐渐展现在世人面前。结果使我们不禁想起一句话:不鸣则已,一鸣惊人。


2016年7月24日,三沙市政府宣布,永乐龙洞的探明深度为300.89m(相当于把埃菲尔铁塔倒插进去),远超迪恩斯蓝洞的纪录(202m),一跃成为世界上已知最深的海洋蓝洞




世界知名蓝洞大对比 图源:《中国国家地理》




这一发现立即吸引了全球学者们的目光。因为,在人类面前,蓝洞还保留了太多太多的神秘。永乐龙洞前所未有的深度将会揭示哪些秘密,科学家们十分期待。



关于海洋蓝洞,科学家最关注的问题之一是:它们是如何形成的?



目前,学界对海洋蓝洞的成因仍然存在争论。目前公认的有两种类型:其一是石灰岩溶洞成因,指在全球海平面下降的冰期,大陆架近岸的石灰岩暴露并受到地下水侵蚀,形成了和喀斯特地区一样的溶洞(所以有大量的石笋,石钟乳,以及通道等结构),间冰期时海平面上升,这些溶洞就形成了海洋蓝洞。目前所发现的包括迪恩斯蓝洞在内的大多数蓝洞都属于这种类型。另一种则是珊瑚礁生长成因,是由于珊瑚礁快速生长并聚集形成圆洞状结构,由于洞内外水环境为珊瑚生长提供的条件不同,从而使洞不断加深,洞内一般不会观察到石笋等石灰岩溶洞结构。




典型的喀斯特溶洞结构




而永乐龙洞却显得特立独行:深度惊人,而且内部几乎未发现任何石笋和石钟乳。



深度一定程度上反映了蓝洞的年龄。海平面是喀斯特发育的基准面,即喀斯特作用向地下深处所能达到的下限。第四纪冰期最低海平面位置在-125m左右,所以超过这一深度的蓝洞都是更早时期的产物。永乐龙洞的深度,很有可能代表着它在古海平面位置低于现代海平面300m以上时就开始发育了。论资排辈的话,有可能成为世界第一古老的海洋蓝洞。



令人费解的地方来了:就目前的两种成因假说来说,永乐龙洞几乎不可能是完全由珊瑚礁生长形成的。因为代表性的珊瑚礁海洋蓝洞只有约一万年的历史,相比之下,根本不足以形成永乐龙洞这样规模的海洋蓝洞。但如果永乐龙洞是石灰岩溶洞成因的话,为什么没有观察到石钟乳和石笋这样典型的结构?



有国内研究团队曾对永乐龙洞内壁深度从35m至浅部的礁体矿物年代和组成进行分析。测年结果表明,由上到下侧壁岩石年龄呈现变老的趋势。17m成为一处明显的界限:在其上,岩心形成时代晚于距今8千年,而其下方形成普遍早于2万5千年,但存在时间上的跳跃和倒转(可能是采样不准确所致)。



研究人员对洞壁礁体矿物测年的结果



组成方面,所分析的部分侧壁主要由珊瑚礁灰岩构成,侧壁岩心矿物均属于碳酸盐矿物,元素组成随深度变化。研究人员推测这些碳酸盐矿物主要来源于钙质生物碎屑,矿物组成也与珊瑚礁的矿物成分相一致。17m以下,洞壁出现低镁方解石,这是该海域造礁珊瑚和附礁生物所不含有的。



17m这一明显的分界为研究人员提供了关于龙洞成因的新思路:三沙永乐龙洞可能是一个复合体,包括冰后期的珊瑚礁阶段和海平面频繁波动下的溶洞形成阶段。



结合末次冰期以来的海平面变化历史,研究人员归纳了这两个阶段永乐龙洞的生长情况:第一阶段,为更新世或其之前的海平面频繁波动时期,因此17m以下部分是晚更新世喀斯特溶洞,17m以下的珊瑚礁低镁方解石成分也暗示着该部分曾经历过大气淡水的影响;第二阶段,全新世高海平面时期,17m以上的现代珊瑚礁形成,这进一步增加了龙洞的深度。



目前,学界对于永乐龙洞的成因仍然没有定论。除了成因,龙洞的很多特点也成了待解释的谜和极有价值的研究对象。



永乐龙洞内部垂向溶解氧和硫化氢浓度情况



比如,位于水深160m处的蓝洞明显弯折,这种结构会使下半部分水体和洞底沉积物难以受到扰动,而折出来的平台则会承接上方的沉积物和塌陷。对于地质学家来说,真是难得的研究机会。



又比如,由于龙洞缺乏与外部的水体交换,从约105m深至洞底,溶解氧几乎处于0水平,产生了长达200多米的缺氧环境,同时伴随着急剧升高的硫化氢浓度。科学家已在情况相似的巴哈马蓝洞中开展研究,以揭示微生物是如何在如此极端的环境下生存的,这是目前生物学研究的热点之一。



总之,从永乐龙洞扬名世界到今天不过几年时间。深蓝的“南海之眼”下究竟隐藏着多少秘密?或许和其他神话一样,定海神针的故事过于天马行空,但对于全球的海洋学家,以及享受海洋遗产的我们来说,这里无疑是一处等待探宝的“秘境龙宫”。




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