九、海洋科學
101．發現深海動物世界
發現陌生的世界
地球曾經經過數次變遷，科學研究已經證明生命最早的棲息地是海洋。雖然人類已經從海底發現了許多生命的奧秘，但多年來，科學家對海洋生命尤其是深海生物的探索始終沒有停止。
不久以前，澳大利亞科學家在南太平洋水下1000多米的深處發現了一個陌生的生物世界，那裏的一些動物種類早在３億年前就已經是海洋世界的居民了。這個隱藏在太平洋深處的海底世界，是澳大利亞研究中心的科學家在澳大利亞東南沿海的塔斯馬尼亞考察時發現的。
在那裏的一座已經熄滅了的水下火山，有一個在地球的其它地方已經消失了的小世界，生活著曾被認為在數百萬年前就滅絕了的以及其它一些還完全不為人們所熟悉的動物。 研究人員發現，那裏成千上萬的無脊椎動物和８５０多種像淺海珊瑚礁那樣的奇異動物形成了一座座五彩繽紛的“山”。
據作為這次科學考察負責人的海洋生物學家介紹，這次考察中最令人難以置信的發現是，在這850多種動物中，有350種完全不為人們所熟悉，而其它很多種類的動物則更是生物界的‘遺老遺少’，也就是說屬於那些被人們認為早已滅絕了的動物群。
深海生存令人驚訝
考察者介紹說，那裏的動物世界非常讓人驚訝。因為根據人類迄今為止所掌握的知識，這些動物是不能在如此深的水下生存的，因為那裏的生存環境與中上層水麵完全不同。
要知道，1000米深的水下是一個沒有光亮的世界，那裏的溫度在攝氏零度以下，而且壓力是如此之大，以致一個聚苯乙烯的罐子能被擠壓成隻有一個指頭大小。在太平洋的這一角落裏，這新發現的850多種動物已適應了那裏的環境，而且生活了很長很長的時間。在火山周圍或者攀緣在火山岩上的生物，有細長的刺海膽、海星、甲殼動物、海葵和海蛛等。其中新發現的種類非常多，研究人員正忙於對它們進行分類。初步的研究結果顯示，在人們不熟悉的動物中，海膽和甲殼動物占了大多數。
來自遠古的物種
科學家們認為，這種海底環境猶如"被淹沒的島嶼"，它擁有的珍稀動物之多，完全可以取代加拉帕戈斯島，奪得生物種類最豐富地區的桂冠。
舉例來說，在遠古時期，海葵的分布極為廣泛。這種無脊椎動物在３億年前的古生代是很常見的，但在現在的海洋裏卻已十分罕見，它們是隱藏在這片深海當中遙遠年代的活化石。在這種環境中最令人難以置信的生物要數海蛛，這種節肢動物在別處並不少見，但要數這裏的個頭最大--寬達４０厘米，而其它品種卻隻有２０厘米。這種動物軀幹很小，但足爪很大，以致不得不將其生殖器官“移”到自己的肢體上。如此巨大的海蛛在深海已經生活了數億年之久。
生存之謎
事實上，海底火山動物群的進化史，很可能與類似加拉帕戈斯島那樣長期處於隔離環境的生物的進化史相同。考察者表示，當他們把在這裏找到的動物群同已經發現的其它24座海底火山的動物群相比之後，發現相同的品種極少。這是很不尋常的，因為深海動物群的分布一直是大同小異的。
這一意想不到的發現引發了更為驚人的研究結果。根據海洋生物學家的估計，全世界的深海海底火山大約有３萬多座。如果每一座海底火山都有自己獨特的動物世界，那麼，現在還不為人所知的海洋動物的種類之多將是令人難以置信的。
但為什麼在這樣惡劣的環境下會有如此豐富多彩的生命呢？其秘密就在於有強水流不斷地從這些地區經過，帶來了大量的食物，而且氧氣十分充足，形成了一些小塊的綠洲。就這樣，在一種表麵看來無法生活的環境裏，這些古老的和罕見的動物群體生存了下來。
102．海水變雨水為幹旱解渴
難以利用的水庫
海洋大約占地球表麵積的70．9％。海洋中含有的十三億五千多萬立方千米水，約占地球上總水量的97．5%。如此巨大的水量，讓水資源短缺地區的人們不由自主地把目光投向了海洋。有人預料，隨著生態環境的惡化，人類解決水荒的最後途徑很可能是對海水的利用。
但是，海水中含有大量鹽類和多種元素，雖然這其中的許多元素是人體所需要的。但海水中各種物質濃度太高，遠遠超過飲用水衛生標準，如果大量飲用，會導致某些元素過量進入人體，影響人體正常的生理功能，嚴重的還會引起中毒。如果直接使用海水澆灌土地，會導致土地鹽堿化，影響土地的正常使用，嚴重的還會引起自然災害。要想利用海水談何容易？
變海水為雨水
科技似乎能夠解決一切，隻是時間早晚的問題。
早在20世紀70年代，英國科學家索爾特就發明了利用海浪發電的“點頭鴨式”波能發電裝置，從而引發了許多波能發電設計方案和研究實驗。他還設計過用一種旋轉的遙控機器引爆地雷的裝置。最近，他由創新地提出了利用海水製造人工雨的建議。
近期，在一次國際海洋學術會議上，索爾特提出利用風力渦輪機霧化海水增加降雨量的措施，他認為這將有助於解決全球過量用水引起的矛盾，阻止沙漠化蔓延，改善土壤質量，實現水源的穩定，抵消氣候變化對全球的影響。
風力渦輪機變水為霧
索爾特建議采用一種風力渦輪機，這種渦輪機有４０米高，像一個碩大的“打蛋攪拌器”，機翼形葉片的上下兩端固定在一根垂直旋轉的軸上，葉片依靠風力帶動軸旋轉，然後輸出動力。
這種垂直軸式風力渦輪機也能用來發電，但它的效率沒有水平軸式風力渦輪機的效率高。索爾特對“打蛋攪拌器”式的風力渦輪機的興趣不是發電，而是設想用旋轉葉片產生的離心力將海水泵入高空的大氣中。為此，索爾特改進了這種風力渦輪機的葉片，在葉片中安裝一些管子，在離心力作用下，在這些管子一端的噴嘴可將海水霧化成懸浮的微粒，在5——20米的海麵上空噴射出“霧”。
索爾特指出，這種設計可以大大增加水滴的表麵積，微滴很容易變成水蒸氣。據介紹，在海洋上，海麵上有一層不易流動的空氣層，它能阻止水分子的“逃逸”，成為海水蒸發的主要障礙之一，而索爾特設計的渦輪機可以克服這一障礙。
索爾特計算，在風速為每秒８米時，一台渦輪機可以在一秒鍾內把０．５立方米的海水提升到１０米的高空。如果在世界的熱帶地區布置幾百台甚至幾千台這樣的渦輪機，就可以製造出足夠的人工雨，防止熱帶地區的幹旱。而如果在全球大規模布置這種風力渦輪機，就可以減少幾十億人的缺水問題。
有難題有爭議
索爾特指出，噴霧式渦輪機現在的主要技術難題是怎樣使海水霧化，如何防止海洋生物阻塞葉片中的管道，以及如何避免海洋生物受到渦輪機的傷害。
氣象學家對索爾特的大膽設想提出了懷疑，認為散布在海洋上空的水蒸氣是否能和高空中的空氣混合形成雲層，以及能否預測在什麼地方下雨都存在問題。
但利茲大學的氣象學家伊恩·布魯克斯說，索爾特作為一名工程師而不是大氣科學家提出解決全球缺水問題的辦法，是一個大膽的、有獨創性的設想，大有研究價值。
103．海洋——新的天氣預報員
天氣預報很重要
人類的很多活動都對天氣情況有或多或少的依賴性。自19世紀中期以來，人類就在戰爭中體會到了天氣預報的重要性。人們深刻認識到，準確預測天氣，不僅有利於行軍作戰，而且對工農業生產和日常生活都有極大的好處。
現代的天氣預報是應用大氣變化的規律，根據當前及近期的天氣形勢，對未來一定時期內的天氣狀況進行預測。它是根據對衛星雲圖和天氣圖的分析，結合有關氣象資料、地形和季節特點、群眾經驗等綜合研究後作出的。如今人們外出，隻須收聽或觀看天氣預報，就可以決定是否帶雨具，準確的天氣預報對人們的生產生活有著非常重要的意義。
海洋對氣候影響關鍵
近年來,大氣與海洋的相互關係(氣——海相互作用)吸引著愈來愈多的氣象學者與海洋學者的興趣。科學家表示，在地球的天氣係統中，海洋起著不容忽視的作用。更直接地說，海洋是全球氣候係統中的一個重要環節，它通過與大氣的能量物質交換和水循環等作用在調節和穩定氣候上發揮著決定性作用，有人甚至形象地稱海洋為地球氣候的“調節器”。
海洋不僅占地球表麵的70％，而且保持了大量的熱量，是大氣熱量的主要供應者。在海平麵3米以下海水中保持的熱量，比整個大氣層包含的熱量還要多。如果全球１００米厚的表層海水降溫１攝氏度，放出的熱量就可以使全球大氣增溫６０攝氏度。
海洋也是大氣中水蒸氣的主要來源。海水蒸發時會把大量的水汽從海洋帶入大氣，海洋的蒸發量大約占地表總蒸發量的８４％，每年可以把３６０００億立方米的水轉化為水蒸氣。
因此，海洋的熱狀況和蒸發情況直接左右著大氣的熱量和水汽的含量與分布。
同時，海洋還吸收了大氣中４０％的二氧化碳，而二氧化碳被認為是導致氣候變化的溫室氣體之一。
所以，海洋的各項變化，對全球氣候具有關鍵影響。然而，長期以來，人們對此卻知之甚少。雖然有一些測量船定期采集海洋數據，但由於覆蓋的麵太小，難以做出準確判斷。
海水探測器的運用
根據一項國際合作計劃，科學家準備投資4000萬英鎊，在全球範圍內建立由數千個海水探測器組成的海洋監測網，以提高長期天氣預報的準確性。
這種海水探測器是根據英國科學家約翰·斯沃洛的一項發明設計的，它外觀呈圓桶狀，裏麵由發動機、溫度傳感器、數據發送器和液壓泵等組成。使用時可將其沉入2千米深的海水中，對海水溫度和含鹽量進行監測。該裝置的升降由液壓泵進行控製，當液壓泵將容器中的油壓入裝置外側的袋子中時，測量器可上升並浮出水麵。將油抽回容器時，探測器再次沉入海中。為及時跟蹤水溫變化情況，探測器每隔10天浮出水麵一次，通過衛星將測量數據傳輸給計算機的氣候變化模型，由研究人員對數據進行分析後，對今後的氣候變化趨勢做出預測。
目前，科學家已投放了500個海水探測器。英國氣象辦公室稱，這些探測器提供的數據，已使3－4個月天氣預報的準確性有了明顯提高。如果其餘的3000個探測器全部投入使用，科學家將能準確地預報幾年甚至幾十年的天氣變化趨勢，這對於減少全球旱澇災害造成的損失具有重要意義。
104．紅海擴張的未來
紅海底部槽中有槽
紅海位於非洲和阿拉伯半島之間，全長1932千米，最寬處 306幹米，麵積45萬平方千米。平均深度為558米，最深處3050米。紅海的西北端經蘇伊士運河與地中海溝通，東南端經曼德海峽與亞丁灣及印度洋相連。
紅海的水下兩側有寬闊的大陸架，海底象一個大的“刻槽”，深深地嵌進兩側的大陸架之中。在主海槽槽底的中部又裂開為一個更深的軸海槽。這樣。紅海的海底就形成了“槽中有槽”的海底地貌形態．而且槽底非常崎嶇不平。在軸海槽中有著無數的裂穀、縫隙、管道和坑穴。它相當狹窄，最寬處約為24千米，一般僅有幾千米寬。但是，它的深度很大，最深處達3050米。軸悔槽和主海槽差不多和紅海一樣長，但在紅海北端的西奈半島附近，它們又分叉成為蘇伊士灣和喀巴灣，槽中有槽的地貌形態就不那麼明顯了。
尋根溯源
根據科學家們的進一步研究，在距今約4000萬年前，地球上根本沒有紅海。
後來在今天非洲和阿拉伯兩個大陸隆起部分軸部的岩石基底，發生了地殼張裂。當時有一部分海水乘機進入，使裂縫處成為一個封閉的淺海。在大陸裂穀形成的同時，海底發生擴張，熔岩上湧到地表，不斷產生新的海洋地殼，古老的大陸岩石基底則被逐漸推向兩側。之後，由於強烈的蒸發作用，使得這裏的海水又慢慢地幹涸了，巨厚的蒸發岩被沉積下來，便形成了現在紅海的主海槽。
當到了距今約300萬年時，紅海的沉積環境突然發生改變，海水再次進入紅海。紅海海底沿主海槽軸部裂開，形成軸海槽，並沿著軸海槽發生緩慢的海底擴張。根據紅海底最年輕的海洋地殼帶推算，這一時期紅海海底的平均擴張速度為每年1厘米左右。由於紅海不斷擴張，它東西兩側的非洲和阿拉伯大陸也在緩慢分離。