馬裡亞納海溝的深度超過了1萬米,這裡的泥土會被壓成什麼樣子?

2020-12-22 魅力科學君

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地球表面有大約71%都被海洋覆蓋,而對於這片廣闊的區域,我們人類卻知之甚少,就目前的情況來看,人類在海洋的活動範圍大概只佔整個海洋水體的5%左右。為什麼會這樣呢?這是因為海洋的水深每增加10米,海水中的壓強就會增加大約一個大氣壓,而地球海洋的平均深度卻有3795米左右,因此可以說,正是深海中強大的壓強限制了人類探索海洋的能力。

地球的海洋深淺不一,已知海洋的最深處位於太平洋馬裡亞納群島附近的馬裡亞納海溝(Mariana Trench),儘管人類現在還無法精確地測量到馬裡亞納海溝的深度,但可以肯定的是,馬裡亞納海溝的深度超過了1萬米,也就是說,根據上述的水深和壓強的關係,我們可以得出,已知地球最深的海底壓強超過1000個大氣壓。

這種壓強是什麼概念呢?這相當於一平方釐米將會承受超過1噸的重量,於是問題就來了,既然馬裡亞納海溝的壓強這麼大,那麼在這裡的泥土會被壓成什麼樣子?

在沉重的壓路機壓過之後,原本松松垮垮的地面物質就會被壓路機壓得很緊,從而變得比較平整而結實,這是我們常見到的場景。而一般的壓路機也就是十幾噸,其碾輪與地面的接觸面積通常也超過了1平方米,稍微分析一下,我們就會發現,其實壓路機所產生的壓強是根本無法與地球最深的海底相比的,那麼按這個道理來說,馬裡亞納海溝這裡的泥土會不會被壓得很緊呢?

其實不然,壓路機之所以能夠把地面物質壓得很緊,其實並不是它把地面物質的微觀結構壓縮了,而是因為壓路機產生的壓強壓縮了地面物質之間的空隙,這些空隙裡本來充滿了空氣,當壓路機碾過時,這些空氣要麼從碾壓面的旁邊逃逸了,要麼就被壓縮了(空氣很容易被壓縮)。

海底的泥土是由各種物理、化學以及生物的綜合作用所產生的沉積物(比如說海洋生物的殘骸及其分解物、各種礦物沉澱、火山物質甚至是來自於宇宙的塵埃)。雖然海底的泥土成分很複雜,但它們都有一個共同點,那就是它們的結構都是鬆散的,其內部的各種物質之間也存在著很多空隙,但這裡的泥土之內的空隙是不會被壓縮的。

這是因為在海洋裡,存在於海底泥土內部空隙的物質並不是空氣,而是滲透在其中的海水,由於在海洋裡傳遞壓力的介質其實是海水,並且其向各個方向傳遞的壓力都是相等的,這就意味著在這些泥土的內外都存在著相等的壓強,所以說海底泥土內部空隙並不會被壓縮,即使最深的海底壓強超過1000個大氣壓,這裡的泥土也不會被壓得很緊。

在有關海底世界的視頻中,我們常常可以看到一些生活在海底的生物,這些生物為了某種目的(如捕食、偽裝等等),會經常在海底的泥土裡鑽進鑽出,並且顯得毫不費力,這就說明了海底的泥土其實是很鬆散的。

也許有人會說了,那些視頻中的海底只不過是很淺的水域,而馬裡亞納海溝的深度超過了1萬米,壓強超過1000個大氣壓,在這麼大的壓強下,誰知道這裡的泥土會被壓成什麼樣子,或許這裡的泥土真的會被壓得很緊也說不一定。好吧,我們再來看一個證據。

2012年3月26日,著名導演詹姆斯.卡梅隆(James Cameron)為了實現自己的夢想,曾經獨自乘坐「深海挑戰者號」深海潛水器(順便講一下,該潛水器是為他量身定製的)成功地抵達了馬裡亞納海溝的底部區域,據悉他下潛深度達到了10898米,創造了深海潛水的單人世界紀錄。

上圖為攝像頭拍攝到的「深海挑戰者號」觸底時的場景,我們可以清楚地看到,從「深海挑戰者號」底部揚起了大量的鬆散海泥,這就有力地證明了在馬裡亞納海溝底部的泥土也是鬆散物質,它們並沒有被超過1000個大氣壓的壓強壓得很緊。

好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`

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