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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

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潜入蓝洞,坠入未知

2021-05-29 15:35:00

  潜水员肯尼·布罗德向巴哈马海域的一处水下洞穴游去。手电筒发出的光束,照亮了原本一片幽暗的空间。

  布罗德一边游,一边沿途布置细细的导向索。在宛如迷宫般纷乱的水下洞穴里,导向索是一条救命的绳子,没有它,布罗德很可能找不到回去的路,直到氧气罐里的氧气全部用光。这种情形时有发生,绝不是耸人听闻。在洞穴潜水的历史上,死亡事故成百上千。

  布罗德是美国迈阿密大学的环境人类学家,他将洞穴潜水这种极限运动和科学研究结合起来,收集到了其他方式无法获得的数据。他意识到,这些灌满了水的洞穴之中,隐藏了地球远古时期的秘密,也暗含了地球未来变化的线索。

  冒险的研究

  水下洞穴里有太多未知。“地球所有的生态系统当中,我们所知最少的,其实就在我们脚下。”布罗德说。

  但是,探秘水下洞穴是非常危险的,比起在陆地上探洞,或者在开放的水域潜水,洞穴探险要危险得多。“在开放的水域潜水——比如在大海里浮潜,如果发生意外,你只要上浮并回到水面即可。”托马斯·艾利夫说。他是美国得克萨斯农工大学的海洋生物学家,也是一名洞穴潜水员。“但是水下洞穴是一个封闭的空间,‘回到水面’的意思是原路返回,这不是直上直下的,而要绕道几百米甚至几千米的路程。”

  经验老道的洞穴潜水员会尽量把防备措施做得万无一失。他们会携带双份的备用照明灯,会使用导向索,会严格遵守“三分之一准则”——用1/3的氧气下潜,用1/3的氧气返程,另外留1/3的氧气以备万一。他们也会做一些心理训练,防止在水下陷入恐慌情绪,因为恐慌可能导致过度呼吸,从而过早地用光氧气。“洞穴潜水是身体和心理的双重考验。”布罗德说。

  那些没能活着上来的潜水员,往往是因为准备工作不到位。但即使经过了扎实的训练,潜水员仍有可能遭遇险境。布罗德就有过一次惊险的经历。当时,洞穴中的水流突然变了方向,让他措手不及,只能逆着水流拼命往回游,显然,逆着水流游泳要耗费更多力气,当他到达水面的时候,氧气所剩无几——换句话说,他差一点就在洞穴中丧生。

  时光胶囊

  尽管危机重重,像布罗德和艾利夫这样的科学家仍然不惜以身犯险。因为水下洞穴就像一枚时光胶囊,保存着难得一见的古生物化石,也记录着地球早期的气候信息。

  巴哈马海域的蓝洞是闻名遐迩的水下洞穴,吸引着世界各地的潜水员前来一探究竟。它是陆地塌陷形成的落水洞,随着时间的推移,蓝洞里灌满了海水。

  阳光的穿透能力有限,到达不了蓝洞的底部,所以植物在这里无法生长。没有植物的光合作用,就没有氧气,也就没有依赖氧气才能存活的好氧微生物,所以,那些曾生活在洞穴里的远古生物的化石,或者直接掉落在洞穴中的化石,就不会被微生物腐蚀、降解,而是完好地保存了下来。

  发现化石

  蓝洞似乎并不太欢迎潜水员的到访,那里的环境十分恶劣,俨然天然的关卡。洞穴里的水分成好几层,最上层是新鲜的雨水积水。当潜水员一路向下,穿过这一层,接下来就会看到一层橙色迷雾,闻到臭鸡蛋的气味,这就是硫化氢——一种有毒的化学物质。

  “即使鼻子和嘴巴都被潜水面罩盖住,你还是能感受到硫化氢的气味,因为它能从皮肤渗进去。”布罗德说。此时,潜水员的嘴唇会感到刺痛,必须快速通过。

  再向下,就是海水层,这里才是发现化石的地方。潜水员必须小心翼翼地着陆在洞穴海床的沉积物上,尽量不要搅起淤泥,否则眼前就会变得一片浑浊,什么都看不清。

  布罗德的团队曾经在蓝洞里发现了2 000多年前的陆龟壳,这是个大大的惊喜,因为如今,巴哈马群岛已经找不到陆龟的踪影了。他们还发现了一些灭绝动物的化石,以及巴哈马土著人的骨骼化石。

  气候变迁的线索

  海水能涌入蓝洞的前提,是洞穴的地表被雨水滴穿——有了通道,海水才能灌进去。雨水滴落的时候,溶解在雨水中的矿物质也一同进入洞穴地表,而雨水蒸发之后,矿物质就被留了下来,形成了石笋。

  石笋在生长过程中会形成一层一层的“年轮”,它能告诉我们,哪一年发生了大规模的降水或者其他气候事件,还能告诉我们气候随时间的变化情况。布罗德说:“这就像树上的年轮,因为生长得极其缓慢,所以能追溯到几百年前甚至几千年前的细节。”他不仅希望从石笋身上读取气候过去的变迁,还希望借此揭示气候未来的变化趋势。

  洞穴生物

  艾利夫和他的同事在水下洞穴发现了300多种此前未知的物种。“在洞穴里,你永远不知道下一个角落会出现什么。”他说,“说不定,你猛一抬头,就看见一个长相离奇的动物游到你面前。”

  这些动物当中,他最喜欢桨足纲动物。它们跟虾、蟹同属甲壳类,看起来像幽灵,游起来像蜈蚣在爬行。水下世界从来不缺少“能人异士”:在意大利的一个洞穴里,布罗德和他的同事发现了一种细菌,能在有毒的硫化氢气体中存活。

  尽管充满了危险,布罗德仍然将洞穴潜水视作他最钟爱的事业——他潜入的不仅仅是水下的洞穴,更是一个新奇的未知世界。他说:“给我一个洞,我会毫不犹豫地跳下去。”

本文来自《科学画报》

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