10909米！「奮鬥者號」成功坐底：馬裡亞納海溝究竟有何魅力

今天看到一條振奮人心的消息，我國的「奮鬥者號」深海潛航器順利坐底馬裡亞納海溝並平安返航！看到新聞報導的那一刻，我興奮得不能自已，「奮鬥者號」能下潛至10909米10公裡深的馬裡亞納海溝並且載著我們的三名科考人員安全返回，說明其整體科技水平達到了世界先進水平，這背後必定凝聚了無數科研人員的汗水和努力！

今天這篇文章就是致敬我們可愛的科研人員和三位隨「奮鬥者」號下潛的勇士！

我是夸父逐星空，關注我，帶你一起了解神奇的宇宙自然人文現象，探索他們背後的奧秘故事。

奮鬥者號

順便說一句，深海恐懼症的朋友請不要點進來！

今天我們來一起探索下神奇的馬裡亞納海溝的魅力，主要分三個部分：

第一部分，馬裡亞納海溝整體狀況及其被探索的歷史。

第二部分，馬裡亞納海溝有哪些深海生物，都長什麼樣子。

第三部分，「奮鬥者」號探索萬米深淵要克服哪些困難。

首先，咱們來聊聊馬裡亞納海溝在哪裡，怎麼形成的，它最深處有多深呢？

打開地圖，讓我們來到太平洋上的11 °20′N，142°11.5′E附近，也就是菲律賓東北、馬裡亞納群島附近的太平洋底，這裡是太平洋板塊和馬裡亞納板塊發生碰撞的位置，兩個板塊相撞，因太平洋板塊密度大、位置相對低便俯衝深入地幔而融化消失，同時碰撞位置留下了一道深不見底的深淵，這個深淵便是馬裡亞納海溝。

馬裡亞納海溝

馬裡亞納海溝為新月形，全長2550公裡，平均寬度約69公裡[①]。根據美國新罕布夏大學大通海洋工程實驗室海岸與海洋測繪中心2014年公布的數據，馬裡亞納海溝最深處是被稱為「挑戰者深淵」的地方，它的深度約為10984米[②]，這也是已知的海洋最深處。理所應當的，海洋第二深的位置還是在馬裡亞納海溝，位於「挑戰者深淵」東面約 200 千米處的「塞麗娜深淵」，深度約為 10809米。

馬裡亞納海溝

可能大家對這個海洋深度不是很敏感。這麼說吧，眾所周知陸地上最高峰是我國的珠穆朗瑪峰，2005年我國測量的珠峰高度為8844.43米，也就是說將珠峰放到「挑戰者深淵」的話，還要有近2000米的距離才會露出海面！

珠穆朗瑪峰

那麼這個「挑戰者深淵」是怎麼被發現的呢？

這個就要追溯到19世紀了，當時的英國號稱「日不落」，擁有世界各地的殖民地，英國的科學家也有了條件到世界各地進行科考活動。於是1872 年到 1876 年間，為了探索地球上人類知之甚少的海洋，英國科學家便乘坐「挑戰者號」遠洋科考船進行了一次大規模海洋科學考察。

挑戰者號

隨後「挑戰者號」開始了一段長達1606天，航程12700公裡的大科考，當他們來到馬裡亞納海溝的南端時，發現這裡的海床突然就消失了，留下斷崖一樣的無底深淵，於是這個馬裡亞納海溝的最深處便被命名為「挑戰者深淵」。

挑戰者號

英國科學家的這次遠航，可能是有記錄以來最早對於馬裡亞納海溝進行海洋科考的，而人類真正能有技術載人探測馬裡亞納海溝底部的時間則是在近百年之後。

1960年1月23日，瑞士探險家雅克·皮卡爾和美國海軍中尉唐納德·沃爾什駕駛「的裡雅斯特號」號潛水器潛入馬裡亞納海溝底部，他們在挑戰者深淵的底部停留了 20 分鐘，利用從海面到海底的水密度進行測量，計算出其深度為 10916 米。

的裡雅斯特號

的裡雅斯特號

而最引起大家關注的可能要數2012年3月26日，著名的電影導演詹姆斯卡梅隆乘坐「深海挑戰者」號潛艇下潛到馬裡亞納海溝的經歷，他獨自一人駕駛潛艇深入到了10908米的海底，並且使用高清3D攝像機拍攝了大量深海場景的珍貴畫面。

「深海挑戰者」號

那麼這麼深的海洋裡還能有生物存活嗎？有的話，這些海洋生物不見陽光是不是都隨便長長？還是都是像科幻電影中的恐怖異形一樣啊？

首先，在這深達一萬米的海洋當中還真有生物，而且還不少！

卡梅隆就在當時用3D攝像機拍攝了大量深海生物的面，並且那裡的生物物種十分豐富，打破了人們深海一片死寂的固有印象。

詹姆斯卡梅隆

比如下圖這個小傢伙，它沒有鱗片，頭大，尾尖，身體細長，看上去有些像蝌蚪，它叫馬裡亞納深海獅子魚（Mariana Snailfish），是一種底棲魚類，身長近10cm左右，腹鰭呈特殊的吸盤狀結構，能很好地吸附在海底，但是這看似脆弱瘦小的身軀卻可以承受深海萬米的高壓！

馬裡亞納深海獅子魚

馬裡亞納深海獅子魚

獅子魚主要分布於寒冷的海水中，尤其是冰冷幽暗的深海。早在2014年的一次科考中，科學家就在馬裡亞納海溝水深7966米處捕捉到了這種魚，而到了2017年，日本的科學家更是在8178米深處發現了馬裡亞納獅子魚，這個發現刷新了魚類海洋生活水深的記錄！

深海獅子魚

我們再來看下這種長得像蝦一樣的端足類動物，深海鉤蝦（Alicella gigantea），它是一種外形像蝦的甲殼類動物，大多數淺海端足類動物僅幾釐米長，而挑戰者深淵裡的深海鉤蝦的長度卻超過了 30 釐米。這種巨無霸有著慘白的蠟質外殼，看上去像是就像樹脂膠一樣，其實外殼的主要成分是碳酸鈣。因為這些巨無霸通常都生活在4500米以下的深海，這裡的碳酸鈣會溶解，它們利用海底的鋁元素在體內進行合成，最終形成了自己的蠟質外殼盔甲。

深海鉤蝦（Alicella gigantea）

深海鉤蝦（Alicella gigantea）

最後出場的是一個具有卡通外表的可愛小傢伙：菸灰蛸（Grimpoteuthis）。因為它們兩個鰭在遊動時酷似迪士尼電影裡小飛象的耳朵,所以又被稱為深海飛象章魚。目前人們僅知道它們生活於400至5000米的深海中，主要以浮遊生物和甲殼類動物為食，對於其他的習性則知之甚少。

菸灰蛸

菸灰蛸

那麼能在馬裡亞納海溝的深海中生存，這些神奇的生物都是怎麼解決自己的「吃住行」的問題呢？

吃可是頭等大事，大魚吃小魚小魚吃蝦米這個食物鏈我們都很清楚，海洋中食物鏈最底端的就是浮遊生物了，然而這裡可是沒有什麼浮遊生物和海藻的。不用擔心，這裡自有一整套完整的食物鏈：深海海底會有海底火山噴發出的甲烷和硫化物，而一些微生物就以這些進行自養作用，其他的生物就以微生物為食。

海底火山噴發

海底火山噴發

除此之外，我們都知道著名的「鯨落」，鯨魚死亡後屍體沉入大海深處，成為海底生物的食物，所以海洋中死亡的生物屍體部分就會墜落到海底，像「鯨落」一樣養活大量深海的生物。

鯨落

那深海的生物居住在這裡黑漆漆一片，伸手不見五指是怎麼辦的呢？

一萬米的深度自然不用說陽光了，因為太陽光最多能穿透200米深的海水。在這裡為了能在黑暗中發覺獵物，躲避獵手，這些深海生物八仙過海，各顯神通：

陽光透過海水

首先我們來看短吻擬深海鮭，它有著巨大的眼睛，能夠捕捉到微弱的光。而深海狗母魚則乾脆直接放棄了視覺，僅僅依靠觸覺和振動來感知獵物。最有趣的是燈籠魚（學名鮟鱇魚），大家應該比較熟悉這個頭頂一個小小的發光的燈籠的深海魚了，它腦袋上那個燈籠不僅用來照明，還是吸引配偶的利器，老遠距離雌魚就看到了似乎在舞臺中央探照燈下的雄性燈籠魚。

鮟鱇魚

想要在深海裡面行走自由還要解決的就是低溫和超高壓！

低溫和高壓在這裡是家常便飯了，馬裡亞納海溝底部的平均水溫在零度左右，這裡的水壓超過了110兆帕，形象點說就是每平方米的面積上承受著近11000噸的水壓，就相當於你的後背放上1100頭10噸重的大象，這壓力可不止山大！

大象踩背怕不怕

這種低溫和超高壓會嚴重破壞深海生物的細胞，導致生物的細胞膜中脂質由液態變為固態，無法流動的細胞膜致使生物生理功能喪失，因此深海的這些生物進化出了在細胞膜中增加不飽和脂肪的方法，確保在低溫和高壓下這些液態的脂肪保持細胞膜的流動性。

細胞

另外，極高的壓力還會壓扁生物的體內蛋白質，導致蛋白質分子無法自由改變大小和形狀，喪失其生理功能，於是這些深海神奇的身體的細胞內進化出一種特殊的有機分子，它們可以和水分子緊密結合，阻止海水進入蛋白質內部，確保蛋白質不受擠壓自由變形。

細胞

真是不得不驚嘆生命的神奇！為了能在這種極端惡劣的條件下生存，馬裡亞納海溝的深海生物竟然都進化出了這十八般武藝！

既然在這裡生存的生物都這麼艱難了，那麼我們的「奮鬥者號」是有什麼獨門秘笈能下潛到10909米深的「挑戰者深淵」並且開展正常的科考任務的呢？

在這裡就要提我們的深海探測功臣，超強度耐高壓-鈦合金板。

鈦合金板

前面我們已經講到，在馬裡亞納海溝的萬米深淵中每平方米要承受一萬多噸的壓力，普通的鋼板或者合金鋼板早已不能勝任這個任務，那麼給「奮鬥者號」配備的只能是鈦合金板了。

「奮鬥者號」的載人艙採用了最新型的高強度鈦合金，在經過超高難度的真空冶煉，添加鎳、釩、鈮等合金元素，真空澆築，軋制，切割，焊接，鉚接等一系列極其複雜的工序後，可以承受萬米水壓，並且重量極輕，可確保載人艙有足夠空間。可以說這套鈦合金的加工工藝世界上能掌握的國家屈指可數！

鈦合金板加工

既然要做科考任務，那麼科考人員是怎麼採集海底的生物樣本的呢？總不能科考隊員「出艙」人工捕捉吧，那不得一出來就被壓扁成紙片了？

奮鬥者號

這個就要依靠我們「奮鬥者號」上靈活的機械手來完成科考採集任務了。首先這個不起眼的機械手臂可以進行360度的旋轉，操作精度可以精確到1cm，採集海底的動植物動作都能實現。並且它有強大的供電電池-深海鋰電池，它能夠在一萬五千米深度的海底穩定供電，確保「奮鬥者號」在深海持續作業6個小時。

奮鬥者號

最後咱們再來了解下「奮鬥者號」在這裡是如何和母船進行通信的，因為電磁波在水下的衰減速度很快，所以在陸地上可以使用的無線電通信在這裡就沒有用武之地了。

試想一下在這深海沒有通信定位，黑漆漆一片，是不是潛航器就變成了雙眼一抹黑，雙耳失聰的狀態？還好咱們「奮鬥者號」搭載了先進的聲學通信系統，通過這套系統「奮鬥者號」可以接收母船工作人員的指令，傳輸數據，定位導航，測量海底深度，對海底進行三維掃描成像等等。可以說用了這套聲學通信系統，咱們的「奮鬥者號」就變成了「順風耳」和「透視眼」！

奮鬥者號在母船上

以上這些獨門秘笈可是確保「奮鬥者號」順利在馬裡亞納海溝的萬米深淵進行科考活動的有力保障，除此之外還有固體浮力材料、自動控制、推進器、液壓系統等10多項黑科技為這次深海下潛科考活動保駕護航。

奮鬥者號下潛至10909米

可以說，2020年是我們中華民族偉大復興路上極不尋常的一年，從抗擊新冠肺炎的萬眾一心，到第三屆上海國際進口博覽會的順利召開，再到北鬥衛星全面組網服務全球，再到我國全面建成小康社會，實現第一個百年奮鬥目標，炎黃子孫必定會一步一個腳印實現中華民族偉大的復興！實現祖國的富強和人民的安康！

萬裡長城

向那些奮鬥在祖國一線的可愛勞動人民致敬！

我是夸父逐星空，關注我，帶你一起探索，揭秘宇宙、自然、人文、社會的神奇現象，朋友們的點讚和評論就是對我創作的最大支持！

2020庚子大變革之年，請諸君信科學，愛祖國，顧家庭，願幸福平安與朋友們同在！

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[①] https://en.wikipedia.org/wiki/Mariana_Trench

[②] "So, How Deep Is the Mariana Trench?" (PDF). Center for Coastal & Ocean Mapping-Joint Hydrographic Center (CCOM/JHC), Chase Ocean Engineering Laboratory of the University of New Hampshire.