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赫尔大学科学家发现了触发海底运动的神秘高能水流

时间:2018-10-09来源:HullChina

赫尔大学科学家对海底峡谷中的高能流进行最密集的监测研究活动

包括赫尔大学专家在内的一个国际科学家小组调查了我们地球上某个最神秘的现象,对海底峡谷中的高能流进行最密集的监测研究活动,该活动为先前未知的大规模海底运动的深入研究提供了洞察。

在加利福尼亚州蒙特利峡谷,利用高度专业化的技术,长达18个月的研究集中于海底的水流,称为浊流,将沙子和泥浆带入深海,冲下海底的峡谷。

在著名的《自然通讯》杂志上发表的有关这些水流如何破坏海底稳定的发现将促使人们更好地理解:

地球地质历史:对流动和“条形码”沉积物的改进解释;

由于电缆中断以及天然气和石油管道基础设施,这些电流给国家之间的全球数据通信带来风险;

这些海流通过向深海输送和埋藏全球大量有机碳,从而对碳循环产生影响,从而有效地将其锁定。

赫尔大学沉积学教授、赫尔大学能源与环境研究所所长Dan Parsons说:

“世界上超过70%的表面被海洋覆盖,但表面深处发生的很多事情仍然是个谜。这是我们第一次真正能够测量并开始理解这些神秘的流动,它们最终塑造了海底,并在深不可测的海洋深处维持着深海平原上的生命。

“这些海底流动的动力学实质上控制着地球演化记录在深海沉积物中的方式。这些沉积物就像地球历史的条形码,如果我们想了解这些沉积物告诉我们什么,那么我们就需要了解把沉积物带到深海底的流动。”

由蒙特利湾水族馆研究所(MBARI)的查理·保罗教授领导的国际合作,已经对峡谷进行了密集的监测,以研究这些水下高能流在加利福尼亚海岸附近撕裂水下峡谷时是如何形成和发展的。

Dan Parsons教授说:“这是我参与过的最大和最复杂的研究计划。地球科学家、工程师和一系列国际伙伴的技术能力结合在一起,使我们对这些作为地球上最大通道的潜艇系统的理解发生了逐步的变化。”

Dan Parsons教授和赫尔大学科学与工程系研究助理斯蒂夫·西蒙斯博士,与MBARI、美国地质调查局、中国海洋大学、达勒姆大学和南安普敦大学以及国家海洋科学中心的同事一起使用了一系列高度专业化的仪器,包括“智能巨石”‘smart boulders’ 和声学流量计,这些仪器部署在50公里至1850米的深度之间。

浑浊水流负责每年向深海输送大量的泥沙,常常通过几个世纪以来水流的作用形成的通道和峡谷。蒙特利峡谷从加利福尼亚海岸延伸了100多公里,其陡峭的绝壁与大峡谷两侧的高度相同。世界各地都有类似的水下通道。

Dan Parsons教授说:“事实上,这些海流中的沉积物常常含有有机碳,这些有机碳是由河流和生活在水中的有机体输送到海洋的,这也是令人着迷的。

“既然我们对这些流动的规模有了更多的了解,那么有多少碳被锁定在这些流动的沉积物中,以及有多少作为营养物质被循环利用来支持深海生物将变得更加清楚。

这些知识还可以帮助海洋工程师避免损坏深水管道和数据通信,从而减轻大型项目的经济风险。

Steve Simmons博士说:“在这样一个令人兴奋的项目里工作是一种荣幸。为期18个月的监测计划将来自世界各地的项目合作伙伴的专业知识和技术创新结合起来。我们收集的大量数据继续给我们提供新的洞察力,让我们了解这些鲜为人知的流动是如何发展和将沉积物输送到深海的。”

“这些水流的高度活力,加上它们时断时续的性质,直到最近才阻碍了对浊流进行监测的努力。为蒙特利项目开发了特殊的仪器,这些仪器能够承受水流通过仪器框架和系泊时产生的力,但也可以捕捉关于这些水流行为的基本信息。以前的概念模型是从实验室实验发展而来的,这些实验通常集中于海底以上富含沉积物的含沙水流的羽流。“

目前的研究结果显示,水流结构的一个关键组成部分实际上是一层密集的饱和水沉积物,它在海底快速移动,并把更多的泥沙从底部调动到悬浮液中。”

促成这一发现的一个创新是海底事件探测器(床),或“智能巨石”。床是一个44厘米的球体,里面有一个电子设备。这些探测器被留在峡谷底部,记录下它们在水流影响下沿峡谷移动时的压力和运动。2016年1月15日观测到的最有活力的流动事件的速度大于每秒7米。它拖动了“智能巨石”和传感器,其中一些锚的重量超过一吨,距离峡谷7公里。

这些仪器在大流量时提供的信息使科学家能够推断出它们是由快速而密集的近底层组成,这些近底层是由海底的活动造成的,上面覆盖着稀薄的悬浮泥沙云。海底本身在峡谷的上游变得可移动,可能是由于一种被称为液化的过程,重型仪器漂浮在快速移动的密集沉积物层内。

赫尔大学的研究人员还参加了另一项国际合作,监测由不列颠哥伦比亚省的融雪补给的潮汐入口中的类似流动。他们还从自然环境研究理事会获得资金,参与为期四年的监测西非近海刚果峡谷的合作。

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