綜述

隨著全球變暖兩極冰川融化，在可以預計的近百年內，人類可能會因為海平面升高失去不少沿海城市。

不過到現在還是有人對海平面是否上升這個問題感到疑惑，因為海洋并不只是一味地海納百川，在海洋深處，還有一種巨大的力量把海水吞入地幔，速度達到了每百萬年3千萬億噸。

而這種現象已經在地球上存在了數十億年了，那么問題來了，為什么海平面非但沒有下降，如今還在不停上漲呢？

Tips：研究表明，近百年來全球海平面已上升了10~20厘米，并且未來還有加速上升的趨勢。

地球正在吞入大量海水

想要說明白為什么地球正在吞噬海水，時間還得回到19世紀。因為博物學的發(fā)展，英國開始把更多的目光放在海洋生物和地貌的探索之上。

1872年12月，一艘由軍艦改裝而成的科考船踏上了探索世界各大洋的旅程。這就是英國皇家挑戰(zhàn)者號。

在歷時三年的探索之中，挑戰(zhàn)者號科考船發(fā)現了4000多種海洋生物，進行了492次深海探通。

Tips：挑戰(zhàn)者號是世界上最早的，長68米，2306噸，靠風帆和蒸汽機推進。曾于1872年12月7日～1876年5月26日，組織了 ''號進行在大西洋、太平洋和印度洋歷時3年5個月的環(huán)球海洋考察。

人類第一次知道，原來看起來平靜的海面下，還有無數山脈和峽谷。因為這時技術還比較落后，挑戰(zhàn)者號用的是系重物的繩子來判斷海底深度，為此，他們準備了一條長8000米的繩子。這個高度接近珠穆朗瑪峰，用來探索海底應該是綽綽有余了。

但讓科考隊沒有想到的是，讓他們在馬里亞納群島附近勘察的時候卻發(fā)現，這里有一個深不見底的海底峽谷，就算把繩子全部放光，重物依舊沒有觸底的跡象。這條峽谷因此被他們命名為挑戰(zhàn)者深淵。

Tips：馬里亞納群島位于北緯12°～21°，東經144°～146°，總長1565英里，總面積396平方英里。包括關島、、和等16個和附近一些（只有8個島有常住人口）。

到了后來，海洋調查船動用探測聲吶等各種方法，終于測出了挑戰(zhàn)者深淵的平均深度，大概為10900米。它之所以會形成，是因為太平洋板塊在這里俯沖進菲律賓海板塊下形成的。

2015年，美國國家海洋大氣局于俄勒岡州立大學展開聯合調查，它們在水深為10971米的挑戰(zhàn)者深淵內，部署了一些水聲偵聽器，這種裝置可以記錄10到32000赫茲內的海底震動。

主要目的有三個，一是調查人類船舶制造的噪音，會不會影響到深海的生物，二是調查鯨魚等海洋生物發(fā)出的聲波，三是調查深海中的未知自然聲源。

Tips：聲吶探測是利用水中聲波對水下目標進行探測，廣泛用于魚雷制導、水雷引信，以及魚群探測、海洋石油勘探、船舶導航、、水文測量和海底地質地貌的勘測等。

原本按照計劃，研究人員在7月部署好偵聽器之后，會在23天后被回收。但是由于船期和臺風的影響，團隊到了11月才將探測器回收。結果，延長的探測時間，卻讓團隊因禍得福。

水聲偵聽器捕獲到了很多噪音源，不但發(fā)現船舶螺旋槳發(fā)出的聲音竟然可以到達海洋的最深處，其他生物和風暴等自然現象也讓深海之中充滿了各種噪音。

不過除此之外，研究團隊還發(fā)現了一些低頻噪音，主要來自于海底的地質活動，比如說海底地震或者海底火山噴發(fā)導致的噪音。而有一種低頻噪音持續(xù)時間很長，卻無法判定到底是哪種地質活動。

Tips：全世界的活火山有500多座，其中在海底的近70座，即海底活火山約占全世界活火山數量的1/8。

這個問題2018年才被華盛頓大學的研究團隊解開了謎底。他們在馬里亞納海溝底部部署了19臺地震儀，記錄了馬里亞納海溝一年來的地震和板塊活動數據。

結果研究團隊發(fā)現，人工制造的地震波的速度在地表以下30千米處速度開始減速。

經過模擬，研究人員斷定，減速是因為這里存在著大量的海水。由于板塊運動的原因，大量的海水會在板塊錯動時被帶入地下，儲存在地幔之中。

Tips：地幔溫度非常高，而在熱對流的作用下，地幔會發(fā)生緩慢移動，地幔移動就會帶著地殼板塊跟著一起生長和移動。

而2015年發(fā)現的神秘噪音，就是經過海水'潤滑'之后的摩擦聲。

其實在此之前，科學家就已經預料到，板塊運動會導致海水進入地下，但這次探查表明，海水被吞噬的速度，是此前估計的4.5倍。

馬里亞納海溝正在以每百萬年3000萬億噸的速度吞噬海水，換算下來平均每年為30億噸。

海溝吞噬海水意味著什么？

這項研究結果讓不少學者憂心忡忡，尤其是身處馬里亞納海溝邊緣的日本。海水在板塊的俯沖運動中扮演了'潤滑劑'的角色，這讓太平洋板塊更加快速的向地球深處俯沖。

因此有學者擔心，太平洋板塊有可能在未來加速運動，最終導致日本被拖入海溝之中完全沉沒。

Tips：板塊的俯沖作用指一板塊沿匯聚板塊邊界向相鄰板塊下方潛入的過程。也指洋殼向地幔潛入的過程，而大洋板塊的俯沖沿貝尼奧夫帶廣泛發(fā)生于環(huán)太平洋帶。

這樣的擔心并無道理，在2011年的日本3.11大地震后的數據顯示。在震后，日本整片區(qū)域都在向著太平洋方向偏移，其中宮城縣已經偏移了6.4米，而其他區(qū)域偏移的距離也在5米的范圍內。

如今地球正處在板塊運動較為活躍的時期，越來越多的地震讓太平洋板塊更加脆弱。雖然有學者估計，日本沉入馬里亞納海溝至少還要上百萬年，但誰也沒法保證，這樣的災難在未來不會加速到來。

Tips：日本位于亞歐板塊、太平洋板塊、北美板塊和菲律賓板塊的交界處，并處于亞歐板塊的東部，馬里亞納海溝距離日本本土最近距離只有200公里。

另外一個疑惑是，為什么海洋沒有因為板塊運動而被抽干呢？要知道，這次研究團隊只是調查了世界上最深的海溝。而全世界一共有30條海溝，其中大型海溝17條，小的13條。這些海溝中，只要有版塊的俯沖運動，就會向地幔中帶去大量的海水。

如今的地球由15個板塊構成，它們之間相互碰撞，形成了高山和溝壑。而這種板塊運動，已經在地球上持續(xù)了32億年。為什么海平面一直保持在相對的高度，而且每逢溫度升高，海平面還會有所上升呢？

微妙的平衡

在過去，我們認為地球上的氣候變化，是海洋氣候和陸地氣候相互影響造成的。在陽光和溫室作用下，海洋表面會蒸發(fā)出大量的水蒸氣，這些水蒸氣隨著大氣運動進入陸地，通過降水的方式重新返回陸地，接著又匯入河流進入海洋，維持著微妙的平衡。

所以地球兩極的冰蓋一直被認為是調節(jié)海平面高度的主力軍，只要兩極冰蓋加厚，海平面高度就會下降，如果冰蓋全部融化，海平面就會上升66米，淹沒大多數沿海城市。

Tips：冰蓋又稱大陸冰川，和為兩個大冰蓋。冰蓋絕大部分分布在南極圈內，直徑約4500千米，面積約1398萬平方千米，約占面積的98%。

到了現在，學者也已經意識到，原來在海洋的動態(tài)平衡中，地質運動也在貢獻著自己的力量。進入地幔深處的海水并不會憑空消失，而是靠其他手段重新返回地表。第一種手段就是海底熱泉。

這是一種在海底深處由于巖漿活動引發(fā)的噴泉，因為其中噴發(fā)出來的大多是高溫水蒸氣，所以看起來就像在海底的一個又一煙囪。因為其中還有大量的硫化物或者一些金屬，所以煙柱的顏色各異，是海底的一大奇觀。

這些海底熱泉通常都出現在海溝邊緣的山脈中，只要是有地殼張裂或者薄弱的地方，就會形成海底噴泉。而其中噴發(fā)的水蒸氣，就是板橋運動中被吞噬的海水。

Tips：海底熱泉又稱海底熱液，其形成的機理是海水沿裂谷張性斷裂或裂隙滲入洋殼內部，受熾熱的熔巖影響后與基底玄武巖發(fā)生反應，形成酸性、還原且富硫化物與成礦金屬的熱液，溫度高達350～400℃。

不過這只是地殼返還海水的手段之一，噴發(fā)量也不是很多。有些海底熱泉只會持續(xù)幾十年，然后進入休眠期。真正返還海水的主力軍，其實是火山活動。

火山噴發(fā)會向天空中噴出大量的火山氣體，其中主要成分有水蒸氣、二氧化碳、二氧化化硫等物質，其中占比最大的是水蒸氣，含量超過60%。這么多的水，都是來自各類地幔巖層之中。

Tips：火山爆發(fā)時會將1000攝氏度以上的熔融狀態(tài)物質噴發(fā)到地球表面，海水能夠降低火山巖漿溫度，但無法阻止火山噴發(fā)，因為火山的噴發(fā)原理是內部壓強過大，而海水無法降低地球內部的壓強。

不同的巖層，含水量各有不同。比如說地幔中的主要礦物，橄欖石的含水量約為0.02%。而整個地幔中的水含量高達1.48%?？雌饋砗苌賲s架不住量多，地球地幔的厚度平均在2800千米以上。

如此計算可以得出，海洋的總水量，其實只占全球總水量的6.6%，大量的水分，其實都儲存在地幔之中。這一現象其實早就引起了學者的關注。在過去，學者一直在為一件事爭論不休，那就是地球上的水都是哪里來的？

Tips：2018年《科學》雜志稱科研人員在研究地表下數百公里噴出的天然鉆石時，發(fā)現了一種奇特的結晶水'冰七'，它密度遠大于普通水，必須在高壓下生成，這證明在地表下600千米之下存在游離水。通過研究分析那些鉆石，顯示在地幔410千米-660千米轉換帶富含液態(tài)水。

這個看似荒唐的問題確實值得探討。地球一開始并不是擁有豐富地表水的行星。在45億年前，剛剛形成的地球還是一個巖漿四處泛濫的大火球。

高溫讓水無法在表面凝結，也不可能存在于地幔之中，而是以水蒸氣的形式進入太空，在這之后的十多億年間，地球一直都像現在的火星一樣干旱。而之后，隨著地殼冷卻形成巖石圈，地球表面才出現了降雨，形成了海洋以及河流湖泊。這些水是怎么來的呢？

Tips：水是地球上最豐富的一種化合物。全球約有四分之三的面積覆蓋著水，地球上的水總體積約有13億8600萬立方千米，淡水只有3500萬立方千米左右。

對此學界分為兩派，一派認為地球上的水就是來自地幔的，它們被火山活動帶入大氣，而隨之噴發(fā)出的二氧化碳，讓地球表面有了保溫的功效，于是也有了降雨作用，讓水蒸氣以液態(tài)的形式留在了地球表面。不過這種說法現在看起來似乎是站不住腳了。

因為現在我們知道，地幔中的水，其實大多來自于海洋形成之后，由地殼板塊運動和降水作用才帶入地下的。既然是海洋形成之后的事，火山自然不會是海洋的起源。所以到現在，學界更多支持外來說。

地球上的水，大多是來自于地球之外

Tips：地下深處的巖漿中含有豐富的水，實驗證明，壓力為15千巴、溫度為1萬攝氏度的巖漿，可以溶解30%的水?；鹕娇谔幍膸r漿平均含水6%，有的可達12%。

外來說認為，地球上大部分水來自于彗星和隕石。其中彗星來自于太陽系寒冷的柯伊伯帶，這里溫度極低，連甲烷氣體都會凝結成固體。

所以每當彗星進入內太陽系，都會被太陽加熱，釋放出大量的甲烷蒸汽，所以看起來像是拖著一條長長的尾巴。而這些彗星的含水量，一般在10%左右。經過數十億年，它們把大量的水從遙遠冰冷的柯伊伯帶搬運到內太陽系，被地球的重力捕獲，成為了地表水的源頭之一。

而部分隕石，則會直接帶著水分墜落到地球之上。其中水分含量最多的是球粒隕石，也就是我們常說的石隕石，它的含水量大約為6%，和地幔的含水量相當，所以被認為是地表水最大的來源。

Tips：1986年，當歐洲喬托號飛船訪問哈雷彗星時，研究人員注意到其重水含量高于早期太陽系中地球氣體的含量。出現了一個新理論：彗星本可以將水運到地球早期。

另外也有分析認為，太陽風中大量的氫離子也有可能在化學反應中變成水，最終落在地表。

所以說，雖然地殼運動一直在把水帶入地幔，但是因為有火山和外來水源的支撐，所以地表上的水一直在保持一個動態(tài)平衡。

火山會以百萬年，甚至上億年的活動周期，把地幔下儲存水噴發(fā)進大氣之中，而外來的水也一直遠遠不得進入地球。而地球濃厚的大氣層，也不至于讓水蒸氣逃逸到地球之外，如此構成了一個微妙的動態(tài)平衡。不過總的來說，地球上的水，總是越來越多的。

Tips：地球表面各種形式的水體是不斷地相互轉化的，水以氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)的形式在陸地、海洋和大氣間不斷循環(huán)的過程就是水循環(huán)。

結語

雖然從上面的結論來看，水作為生命之源，在地球上總是在增加的。但是也有一個事實擺在眼前，就是可以被我們利用的淡水卻越來越少。因為目前地球的水循環(huán)正在逐漸失衡，地球升溫讓冰川加速融化，導致陸地淡水減少。

地球在數億年的時間里，總是處于變化之中。陸地比現在干旱的時期多得是，如何應對地球的反復無常，可能是我們的子孫后代需要面對的最嚴峻的考驗。