紅海擴張之謎
1978年11月14日，北美的阿爾杜卡巴火山突然噴發，濃煙滾滾，溢出了大量熔岩。一個星期以後，人們經過測量發現，遙遙相對的阿拉伯半島與非洲大陸之間的距離增加了1米，也就是說，紅海在7天中又擴大了1米。
紅海是奇特的海。它不僅在緩慢地擴張著，而且有幾處水溫特別高，超過50℃。紅海海底又富集著特別豐富的高品位金屬礦床。這些現象長期以來沒有得到科學的解釋，被稱為紅海之謎。
紅海之謎在60年代才有了端倪。海洋地質學家解釋說，紅海之謎在於海底有著一係列“熱洞”。在對全世界海洋洋底經過詳細測量之後，科學家發現大洋底像陸上一樣有高山深穀，起伏不平。在大洋洋底地形圖上，我們可以看到有一條長75000多千米，寬960千米以上的巨大山係縱貫全球大洋，科學家把這條海底山係稱作“大洋中脊”，狹長的紅海正被大洋中脊穿過。沿著大洋中脊的頂部，還分布著一條縱向的斷裂帶，裂穀寬約達13～48千米，狹的也有900～1200米。科學家通過水文測量還發現，在裂穀中部附近的海水溫度特別高，好像底下有座火爐在不斷地燒，人們形象地稱它為“熱洞”。科學家認為，正是熱洞中不斷湧出的地幔物質加熱了海水，生成了礦藏，推擠著洋底不斷向兩邊擴張。
1974年，法美開始聯合執行大洋中部水下研究計劃。計劃的第一個目標就是到類似紅海海底的亞速爾群島西南的124千米的大西洋中脊裂穀帶去考察。
乘坐深潛器的科學家們沿著大洋中脊移向裂穀，在噴吐熾熱岩漿的“熱洞”旁，親眼看到了裂穀正在緩慢張裂的情景。“熱洞”周圍的水溫特別高，美國地質學家巴爾特把潛水器溫度探測計放在“熱洞附近的熱水噴泉中，深潛器艙內指標儀上的指針超過了華氏650的最高刻度，溫度計因超量程而熔化了。事後確認水溫達華氏1000度左右。
由於“熱洞”周圍的海水高溫造成別具一格的海底地貌。一般情況下，岩漿噴出之後，一遇到冰冷的海水就迅速凝結，形成鱗莖狀的桃形玄武岩塊，而“熱洞”附近噴出的岩漿在過熱的海水中渦動、盤旋，緩慢地冷卻，形成了特殊的海底熔岩糊。
法國地質學家肖克羅內詳細地考察了海底張裂的過程。他把海底擴張形象地比作以兩端拉長的一塊軟糖，那個被越拉越薄的地方，成了中間低窪區，最後破裂，而岩漿就從那裏噴出，並把海底向兩邊推開。海底就這樣慢慢地擴張著。根據美國“雙子星號”宇宙飛船的測量，我們已經知道了紅海的擴張速度是每年2厘米。
海洋科學家們的海底考察不僅解決了紅海擴張之謎，而且在海底裂穀附近意外地發現了奇異的生物群落和噴吐著黑色礦物質“濃煙”的“煙囪”。
過去一向認為，地球上的生命是靠太陽光維持的。有了陽光，植物才能生長，有了植物，才能養活以植物為食的動物以至肉食動物。1977年2月，當科學家們乘坐“阿爾文”號深潛器在太平洋加拉帕戈斯群島水下裂穀附近時，卻竟然在通常不大有生物的深度發現了一個不依賴陽光的獨特的生態係統。在海底的某些區域，水溫出奇的高，那裏聚集著巨貝，還有蠕蟲、蟹和其他生物，形成了一個“綠洲”。可惜由於生物學家沒有參加這次考察，研究工作沒有深入下去。
1978年，法國、美國和墨西哥的科學家們又在加利福尼亞灣口北緯21度的東太平洋裂穀帶一些休眠了的海底噴泉口找到了死巨蛤，這些巨蛤與1977年在加拉帕戈斯地區找到的大致相同。新的發現表明，水下生物群落的存在與海底的熱噴泉有關，熱噴泉一旦停噴，海底綠洲也就跟著消失。
1979年，科學家們重新回到了加拉帕戈斯群島，在海底發現了一幅使人眼花繚亂的生物群落圖景：熱泉噴口周圍長滿紅嘴蟲，盲目的短顎蟹在附近爬動，海底棲息著大得異乎尋常的褐色蛤和貽貝，海葵像花一樣開放。奇異的蒲公英似的管孔蟲用絲把自己係留在噴泉附近。最引人注目的是那些叢立的白塑料似的管子，管子有2～3米長，從中伸出血紅色的蠕蟲。
科學家們對與眾不同的蠕蟲作了研究。這些蠕蟲沒有眼睛，沒有腸子，也沒有肛門。解剖發現，這些蠕蟲是有性繁殖的，很可能是將卵和精子散在水中授精的。它們依靠30多萬條觸須來吸收水中的氧氣和微小的食物顆粒。
科學家們對於噴泉口的生物氧化作用和生長速度特別感興趣。放化試驗表明，噴口附近的蛤每年長大4厘米，生長速度比能活百年的深海小蛤快500倍。這些蠕蟲和蛤肉的顏色紅得使人吃驚。它們的紅顏色是由血紅蛋白造成的，它們的血紅蛋白對氧有高得非凡的親和力，這可能是對深海缺氧條件的一種適應性。
生物學家們認為，造成深海綠洲這一奇跡的是海底裂穀的熱泉。熱泉使得附近的水溫提高到12～17℃，在海底高壓和溫熱下，噴泉中的硫酸鹽便會變成硫化氫。這種惡臭的化合物能成為某些細菌新陳代謝的能源。細菌在噴泉口迅速繁殖，多達1立方厘米100萬個。大量繁殖的細菌又成了較大生物，如蠕蟲甚至蛤得以維護生命的營養，噴泉口的懸浮食物要比食餌豐饒的水表還多4倍。這樣，來自地球內部的能量維持了一個特殊的生物鏈。科學家稱這一程度為“化學合成”。
科學家們在加拉帕戈斯水下裂穀附近2500米深處的海底一共發現了5個這樣的綠洲。全世界海洋中的裂穀長達75000多千米，其中有許多熱泉噴出口，那麼總共會有多少綠洲呢？還會有更多的生物群落出現嗎？這些問題不僅關係到人類對海洋的開發，還涉及到生命起源這一基礎理論課題的研究。
海水中含有多種化學元素，在106種元素中，有80多種可在海水中找到。海底下還有豐富的礦藏。人們一般認為，海裏的元素和礦藏，都是從陸上來的，是隨著河水流入大海的。
然而，科學家們發現，海水中的元素含量是不平衡的，同陸地相比，錳的比例過高而鎂不足。對海底的考察又發現，許多礦床元素在大洋中脊附近最多，往兩側則逐漸遞減，這說明海裏的元素不光來自陸地。
美國地質學家巴勒特在乘“阿爾文”號潛海調查時，在海底熱泉附近發現一座座高3～7米的海底“煙囪”噴吐著黑色的“濃煙”。“濃煙”實際上是含有高濃度礦物質的高熱溶液，“煙囪”本身也是噴出的礦物遇到海水後冷析而成的。這個發現揭開了海水成分之謎。科學家們提出這樣一個設想：深海底部的熱泉帶出了來自地球深處的礦物質，但海水同樣會沿著隙裂滲透到地球內部，估計每隔1000～2000萬年，海水通過地殼內部循環一次。海底的熱浪金屬礦床，包括銅、錫、銀、鈷、鋅、硫等，以及地球上許多最有價值的礦物沉積層都是由這些攜帶有金屬的熱泉水造成的，紅海海底金屬礦床的富集就是一個典型。在熱泉噴口的水中直接取樣也證明了在海洋地殼內部的環流期間，海水失去了一部分鎂而增加了錳。
依進化論的觀點看，人類最初是從海中的原生物進化來的。現在人類又要重新走向海洋，去認識海洋。海洋深處對於今天的人們基本上還是個未知的王國。到深海中去不比到月亮上去容易多少，為了深入這個未知王國，每次都需要做好幾個月的準備，而在那裏卻隻能逗留幾個小時。初步考察的成功激起了人們更強烈的好奇心。人們不禁要問，大洋深處還有什麼新的、更大的秘密在等待著我們去發現？
海溫為啥會驟然下降
科學家們通過對深海沉積物中深水底棲有孔蟲殼的氧同位素分析，發現3800萬年前的始新世末期時海洋底層水溫驟然下降了4℃～5℃，表層水溫也大幅度下降。當時，冷水占據了大洋的深層，南極底層水開始形成，溫度和鹽度驅動的大洋環流也開始出現，海底侵蝕作用加強，沉積間斷廣泛出現。南極大陸周圍海洋麵發生大規模冰凍，形成數量可觀的海冰，海底接受了大量冰載沉積物。南極大陸局部地區已有冰川出現。
海水溫度驟降，使得深海底浮遊生物蒙受沉重打擊，浮遊微生物大批滅絕或衰減，以至在這以後的一個時期裏，海洋中呈現出生物貧乏、屬種單調的荒蕪局麵。陸上植物也受到明顯影響，北半球中高緯度地區的常綠林被落葉林所取代。3800萬年前的驟冷，是新生代氣候變冷中的第一個重大事件，它為新生代晚期大冰期的出現奠定了基礎。
是什麼造成海洋底層水溫驟然下降的？有的科學家認為，這是始新世末期的海退的結果。這一時期的海退已在墨西哥灣沿岸、歐洲和澳大利亞一些地區發現。海水退落導致淺海大陸架露出水麵，這就增加了海水對陽光的反射率，使氣候變冷。氣候變冷又會導致海麵進一步退落，使氣候更加變冷。南極洲局部地區及周圍海域為冰雪所覆蓋，也會導致反射率增加，反射率增加引起的氣候變冷又會使冰雪覆蓋麵積進一步增大。由於海水變冷，冷水沉潛至海洋深處，致使海水中二氧化碳的溶解度升高，海水將從大氣中吸收二氧化碳，從而削弱大氣中二氧化碳的溫室效應，使氣候進一步變冷。這幾種反饋作用可能有力地加劇了氣候變冷的進程。
不過有人提出：海溫驟降等現象的發生不限於始新世末期。但是，為什麼這一時期海溫的急劇變冷會顯得如此不同尋常？
美國學者肯尼特注意到，澳大利亞曾於5300萬年前與南極洲分裂，至始新世末期，塔斯馬尼亞南麵的南塔斯曼隆起，與南極大陸進一步分開，塔斯馬尼亞海道形成，南印度洋與南太平洋之間第一次出現表層水交流，南印度洋高緯海域的寒冷表層水得以通過塔斯馬尼亞海道注入南極羅斯海域，冷水取代了以往來自北麵的東澳大利亞暖流，從而觸發了南極地區的冰凍。海冰形成，使得冰下剩餘的海水鹽度升高，鹽度較高的冷水勢必向下沉潛，形成寒冷的底層水，致使海水溫度急劇降低。
還有的科學家從其他方麵解釋海溫驟然降低的原因，其說法不一，至今還不能有一個定論。
“流隔”是怎樣形成的
經常出海打魚的漁民會告訴我們這樣的情景：魚、蝦和其他海洋動物紛紛從四麵八方來到某一區域“聚會”。是誰驅使群魚聚會呢？
原來，群魚聚會是兩股方向不同的海流相遇時出現的奇觀。兩股海流“握手”，不但會見到翻騰的浪花，聽到轟鳴的音響，更會促成兩股水流中的魚類聚會。特別是在寒流與暖流相會時，景況蔚為壯觀。
寒流和暖流相會，將使平靜的海麵受到攪動，引起海水上下翻騰，像無數把鋤頭翻動土壤那樣。海水的翻騰也把海洋耕耘了一次，下層豐富的營養物質來到了表層，促使浮遊生物迅速繁殖，其數量之多，有時竟能高達每立方米2000～3000毫克的程度。海水裏充滿了食物，簡直變成了“肉湯”。漁場便形成了。
寒流和暖流交彙的區域，叫做輻聚區。由於這裏常常呈現出海水溫度冷暖懸殊的差異，好像大氣裏的鋒，所以又把它叫做海洋鋒區，而漁民則稱它為“流隔”。
世界上著名的三大漁場都與“流隔”有關。
太平洋西北漁場，是世界著名大漁場。它從日本近海，經千島群島、勘察加半島，一直延伸到阿留申群島近海。這裏是世界第二大暖流——黑潮與“千島寒流”、親潮交彙的地方，因而形成了盛產鱈魚、鯡魚、秋刀魚和金槍魚的漁場，產量始終名列世界前茅。1970年以來，年產量都在1000萬噸以上，而且穩步上升。
大西洋東北海域，從冰島到西斯匹次卑爾根島，從北愛爾蘭到挪威近海，是世界第一大暖流——灣流延續支脈北大西洋暖流與東格陵蘭寒流，以及挪威暖流與北極寒流的交彙區。結果，這一帶也形成了一個著名的漁場——大西洋東北漁場。這裏盛產鰭魚、鯡魚等魚類，年捕獲量也超過1000萬噸，產量也有上升的趨勢。
著名的北大西洋紐芬蘭漁場，是灣流和拉布拉多寒流彙合的地方，以產鰭魚為主，年產量為400萬噸。不過，這個漁場近年漁業產量有下降趨勢。
除了上述三大漁場外，還有許多較小的漁場也與“流隔”有密切關係。如澳大利亞和新西蘭東部近海盛產金槍魚的漁場，就與東澳大利亞海流和西風漂流之間的“流隔”一致；印度洋南部亞古爾哈斯暖流和西風漂流的彙合；南大西洋巴西暖流與福克蘭寒流的彙合，也都形成了漁場。
中國舟山群島外海也是一個很好的漁場，這裏盛產大小黃魚、帶魚、鰻魚等。這個漁場的形成也與兩股水流交彙有關。當黑潮暖流在台灣轉向流入東海後，在台灣東北角分出一股支流，緩慢地向長江口一帶流去。它和從長江入海以後沿著浙江沿海流動的海流，正好在浙江舟山群島一帶相遇。於是，這裏就形成了漁場。
“流隔”的位置是經常變化的，要掌握它並不是一件容易的事。可以通過研究海流的路徑、強弱變化的規律，對“流隔”作出預測；也可以根據各種海洋要素如溫度、鹽度等變化情況來推斷。如在大西洋場流與拉布拉多寒流間的“流隔”，溫度相差很大，有時一條船的船頭和船尾竟相差好幾度。