海底雪線
在浩瀚的海洋中,漂浮、漫遊著成千上萬的生物。當一些漂浮著的微小生物死亡後,如隻有一個細胞構成的有孔蟲、放射蟲、矽藻等,它們的骨骼經過海水的溶蝕,殘骸沉降到洋底,日積月累,經過長久的沉積,形成厚厚的沉積物,覆蓋著洋底,也記錄著洋底蘊含的秘密。
科學家通過在顯微鏡下觀察,大洋沉積物主要由很小的單細胞生物的遺骸組成。這些生物的骨骼是由兩種不同的成分構成的,一些主要是鈣質骨骼,如浮遊有孔蟲;還有一些主要是矽質骨骼,如放射蟲。因所含有的生物骨骼成分的不同,在現代大洋的洋底,覆蓋著的沉積物便分成了兩大類:一類是以含浮遊有孔蟲為主的鈣質沉積物,另一類是以所含生物骨骼為矽質的放射蟲的沉積物。
考察船在海洋上采集到大量的洋底沉積物,科學家發現,鈣質沉積物外觀上看去呈白色的軟泥狀,而矽質沉積物卻是褐色的粘土,這種褐色粘土一般隻能在深海中才能采集到。為什麼會有不同的顏色呢?原來這種白色軟泥主要含碳酸鈣,所以顯白色;而褐色粘土,卻隻含極少量的碳酸鈣,主要含二氧化矽。我們可以想象出,在太陽光線射不到的漆黑的洋底,分別為白色和褐色的沉積物覆蓋著。
從“白色”到“褐色”的洋底,自然便有了一條轉折線,也是一條分界線。科學家把這條分界線稱為“碳酸鈣補償深度”。為什麼這樣稱呼呢?原來在這條分界線上,從上麵的海水中沉降而供應的碳酸鈣,正好和溶解而失去的碳酸鈣數量相等,因此科學家將這它稱為碳酸鈣補償深度。
在這條分界線上,浮遊有孔蟲的鈣質外殼盡管已經受到海水的強烈溶蝕,但仍有許多堅硬的有孔蟲殼體存在;而在這個分界線以下,洋底沉積物中的碳酸鈣含量很少,甚至幾乎不含碳酸鈣,浮遊有孔蟲殼體已經完全“失蹤”了,隻有少數適合深海生長的底棲有孔蟲它們的殼體並非鈣質,這裏大量存在的是豐富的放射蟲和矽藻等含矽質骨骼的生物殘骸。
其實,這條區分深海環境的大洋深度界線,早在100多年前,“挑戰者”號大洋考察時就發現了。這也說明,從一種自然現象的科學發現,到取得科學的認識,需要許多代科學家辛勤地勞動。那麼這條分界線有多深呢?科學家經過在世界大洋的調查發現,它的深度一般在4,500米左右。在水深超過4,500米以下的深海大洋,洋底就不再有碳酸鈣沉積。在這條分界線上,則是一片白色的碳酸鈣軟泥覆蓋在洋底,而在這以下就是褐色粘土了。這條界線涇渭分明,宛如陸地上山嶽的雪線一般,其上是白雪皚皚的銀色世界,其下就是顏色深濃的山地了。可以想象,作為一種不同地理環境的界線,也隻有雪線、森林線、海岸線可與它比擬,因此,這條分界線也被科學家稱為“海底雪線”。
這條海底雪線是否總是沒有變化呢?經過多年的努力,科學家了解了地質曆史上海底雪線的變化,也進而了解了地球的許多奧妙。
在二十世紀四十年代末,瑞典考察船“信天翁”號在赤道太平洋取上了當時最長的一段深海沉積物岩芯,發現一個奇特的現象:岩芯中碳酸鈣的含量在不同深度段有著不同的變化,若將它的含量變化畫成曲線,就能看出碳酸鈣含量表現出大幅度的波動,而且這種波動有著明顯的周期性。
這是為什麼呢?原來碳酸鈣含量的變化與氣候有著密切的關係。在地球的寒冷期,稱之為冰期,碳酸鈣含量高;若在溫暖期,也叫間冰期,碳酸鈣含量低。科學家還發現,在赤道太平洋,自70萬年以來(瞧,時間不短吧,可在漫長的地質曆史長河中,這還是“瞬間”),這樣的周期性變化共有8次。
科學家把這種碳酸鈣的周期性變化稱為“碳酸鈣旋回”。科學家後來在印度洋的海底沉積物中也發現了類似現象。然而,奇怪的是科學家在大西洋發現的現象卻相反,也就是說在冰期時碳酸鈣含量低,而在間冰期時碳酸鈣含量高。為什麼會有不同的現象發生呢?這還是一個尚未解開的謎。
盡管太平洋和大西洋中碳酸鈣旋回的現象不同,但卻都與古氣候變化的“步調”一致。雖然影響碳酸鈣旋回的因素很多,但也可以說隨著古氣候的變化,海底雪線也相應地發生升降變化。而且氣候變化和相應的陸地上森林的生長情況,影響到海洋與大氣中二氧化碳的含量,也能夠使海底雪線升降變化。
海底雪線和它的升降變化,還有許多秘密等待著科學家的探索。