如果在海里潛水時恰好發生地震,會看到何種景象?
2020年10月22日10:00

  來源:SME科技故事

  2017年,身為潛水愛好者的Hong(網名)經曆了他人生中最難忘的場面之一。

  當年4月,他從北京飛往菲律賓馬尼拉,開始他期待已久的潛水之旅。

  Hong此行的目的地是位於阿尼洛(Anilao)的一家海濱酒店,附近就是一處潛點。對於Hong這樣的潛水發燒友來說,這裏能夠滿足他“潛了吃,吃了睡,睡了潛”的夢想,可謂是一處潛水天堂。

  當晚,心情大好的Hong在酒吧和各地前來的愛好者推杯換盞,交流著彼此的潛水經曆。突然,一陣冷不丁的晃動打破了說笑,望著杯中激盪的飲料,Hong隨即意識到:地震了!

 Hong在網上展示的震後酒店,一片狼藉
 Hong在網上展示的震後酒店,一片狼藉

  伴隨著店內顧客們的騷亂,大家全部慌忙地疏散到了室外,由於擔心餘震,當晚所有的住客都在露天地板上打地鋪,一邊看星星,一邊改簽提前返回的機票。

  面對如此巨大的心理落差,Hong略感不甘心,於是打算再留下來幾天。由於餘震並不是很強烈,他在三天后決定繼續潛水。此時,海水除了略顯渾濁以外,與往日並無二致。

  然而,令他一生難忘的場景就此發生了:

  8日中午,他和教練一起出海,按計劃在較淺的海底(約8米)進行練習。下水20分鐘左右,他突然感覺到水中發出了某種特殊的聲波,尖銳又刺耳,甚至導致他一陣耳鳴。

  他望瞭望同伴,大夥兒面對這種情況都不知所措。就在他準備改變計劃提前上浮時,海底的沙地突然劇烈震顫,揚起的泥沙和氣泡如同燒開的沸水,能見度瞬間降低。

Hong拍攝到的海底地震景象
Hong拍攝到的海底地震景象

  藏在珊瑚礁內的各種魚類和小動物,都被這場突如其來的震動嚇得一股腦兒衝了出來。一些魚兒隨著泥沙上下波動,彷彿失去平衡。海底不斷傳來細碎的震動聲,揚沙瀰散,如同霧霾。遠處傳來沉悶的咚咚聲,似乎是海岸的落石砸進了海里…

 Hong在網上上傳的手機APP截圖
 Hong在網上上傳的手機APP截圖

  出水後的Hong趕緊回到岸上,手機APP顯示剛剛發生了一場5.6級的中強震。由於剛剛的特殊經曆,此時,開闊的陸地比海洋更讓他覺得心安,儘管水面之上,海水依舊波瀾不興。

  Hong的經曆或許算不上死裡逃生,但絕對是千載難逢。這也讓人不禁好奇:地震時的海底,以及海洋生物,究竟經曆了什麼呢?

1900年至2014年發生的所有地震分佈圖:圓點代表地震,綵線則描繪出不同類型的板塊邊界
1900年至2014年發生的所有地震分佈圖:圓點代表地震,綵線則描繪出不同類型的板塊邊界

  據統計,全球平均每年發生8000到10000場地震,但這絕對是遠遠低於實際發生的地震數量的。首先是由於較為輕微的地震不容易被記錄,再者是因為地震監測設施並不能做到全球覆蓋。

  但即便如此,我們所得到的統計結果也足夠證明,地震發生的地點並不是隨機的,而是呈現一定的規律性:地震活動的發生地和板塊邊界高度重合。

  因此,雖然被稱為“地”震,但海洋不僅不能從中倖免,反而還是地震的重點“策源地”。那麼,對於那些海底的“居民”,地震是否也像對於我們人類一樣,往往是一場突如其來的“劫難”呢?

圖示海洋剖面結構,可見海底地形的多樣程度並不亞於陸地
圖示海洋剖面結構,可見海底地形的多樣程度並不亞於陸地

  在回答這個問題之前,我們首先需要瞭解海洋的基本結構。海底並不是一馬平川的,陸地也並不是呈滑梯狀從幾米過渡到幾千米的深海的。從200m以內的淺海大陸架,經曆較為陡峭的大陸坡,再到海底平原,這其中又有海溝,海山,以及洋脊等結構。不同區域的生態系統也擁有不同的特徵。

  因此當不同的海洋環境受到地震的衝擊時,受到的影響也不盡相同。

  首先,從與人類生活最為息息相關的近海說起。由於人類對海岸的高度開發,地震所造成的人造設施毀壞,將很容易導致大量的汙染物進入海中。其中以汽油,化工原料等危害最為巨大。這也可能是濱海地區地震後海洋生物突然大量死亡的原因之一。

地震前後的海岸線形態變化
地震前後的海岸線形態變化

  但是,拋開人類影響,近海生態系統在地震中所承受的風險依然巨大。這一點從地震對海岸線形態的改變就可以略窺一二。2016年,一場7.8級的強震發生在新西蘭南島近海處,地震引發的海嘯抬高了珊瑚礁,並永久地改變了海岸線形狀。

地震後被抬出水面的淺海海底,可見海草與各種生物附著
地震後被抬出水面的淺海海底,可見海草與各種生物附著

  在這短短的兩分鐘里,海底上升了6.6英呎(約兩米)。大量的龍蝦和貽貝等生物不幸擱淺,露出水面的海草等水生植物也難逃一劫。

 從空中航拍地震後的海岸線,大面積的海床被抬出水面
 從空中航拍地震後的海岸線,大面積的海床被抬出水面

  或許你的第一反應是:附近的人類可以大飽口福了。但事實恰恰相反,首先,當地附近離岸稍遠的海底峽穀才是吸引大型海洋生物(甚至包括抹香鯨)的“肥田”。

  想像一下,海床抬升之後,小龍蝦等生物不再能隨潮水進入更深的海域,那些“大隻佬”們面對消失的美味面面相覷,只能滿臉問號地忍饑挨餓。輕則,當年,甚至此後數年,捕撈量大幅下降;重則,這次海床抬升將可能永久性毀滅這一地區的漁業,而這原本是此處的支柱產業。

  當然,並不是每次地震的影響都會像“直接出水”一樣直觀。對於珊瑚礁這種脆弱而珍貴的生態系統來說,地震對它的打擊也可能是毀滅性的。

潛水員正在對地震後的珊瑚礁進行觀察記錄
潛水員正在對地震後的珊瑚礁進行觀察記錄

  就像地面上的建築物坍塌和山體滑坡一樣,視海底地形,珊瑚礁主要受到地震所產生的裂縫和滑坡的影響,從而大面積坍塌。此外,劇烈的地震和滑坡的結合會導致沉積物大量揚起。再次沉澱時,它們可能會覆蓋在珊瑚礁上,阻礙其吸收陽光,而珊瑚礁則需要陽光才能正常生存和繁殖。

  比如,原本是無數旅遊者,潛水者打卡聖地的伯利茲珊瑚礁,由於09年一場發生在加勒比海西部的7.3級地震,瞬間坍塌了一半。即使結構仍然保持完整,海底的升降也使得“嬌貴”的珊瑚礁不再能適應新的光照和水溫。

  佛羅里達理工學院生物科學系的Richard Aronson對此進行了研究。結果表明,雖然歷史上也曾發生過類似事件,但珊瑚礁恢復原先茂盛水平所需要的時間遠不止幾十年,這要長達幾個世紀甚至千年之久,而目前的海洋酸化,汙染,氣候變化等因素無疑是雪上加霜。

  而且,隨著“住房質量”下降,那些在珊瑚礁中尋求保護和食物的魚類等“租客”們也將選擇另覓居所。2018年夏,印尼龍目島附近發生6.9級地震。震後,潛水者發現,10處潛水點中,有5處珊瑚礁中的魚類和底棲生物密度大幅下降,種類也有所變化,而這對生態系統造成的更加深遠的影響,目前還難以估計。

海嘯是由海底高度的突然變化,導致海水重新平衡時所產生的現象
海嘯是由海底高度的突然變化,導致海水重新平衡時所產生的現象

  此外,提到海洋地震,人們往往會聯想起海嘯這一自然災害:這是由地震、海底滑坡和火山變形引起的海底突然垂直偏移的結果。當波浪接近海岸和淺水區時,就將由於觸及海底而導致海浪高度增加,從而產生“海嘯”。

 對於遠離陸地的海域,根本不存在海嘯這一現象
 對於遠離陸地的海域,根本不存在海嘯這一現象

  也就是說,當時如果你正處於遠離陸地的海區,你很可能感覺不到海嘯的形成。據史料記載,19世紀末,日本海岸曾發生一場地震,引發海嘯,造成上萬人傷亡。神奇的是,出海的漁民對這一切並無察覺,當漁船經過一夜的航行返回海岸時,才發現自己的村莊被夷為平地。

  但是,這並不代表遠海生物也一樣不受影響。甚至,有些深海地震並不形成對海岸有破壞力的海嘯,卻能悄無聲息地造成海中洋流等狀況的突變,讓處於深海的生物“暈頭轉向”。

 突然出現在日本濱田市河口的大王烏賊,和同月出現在富山縣的皇帶魚
 突然出現在日本濱田市河口的大王烏賊,和同月出現在富山縣的皇帶魚

  2019年年初,日本島根縣濱田市發現一條3.4米長的大王烏賊,而就在同一月,富山縣也突現2條長達3.2米、近4米的皇帶魚(由於常常再強震前出現,日本人民又稱之為“地震魚”)。巧合的是,同樣處在環太平洋的韓國和秘魯幾乎也在同一時間出現了多條長達四五米的超長“地震魚”。

6.6級地震後出現在菲律賓東部海岸的月亮魚,這個大傢伙原本應該待在深海
6.6級地震後出現在菲律賓東部海岸的月亮魚,這個大傢伙原本應該待在深海

  據此,英國動物學家Rachel Grant認為,是地震前後海洋地殼發生了一系列理化性質的變化,使得海洋生物不再能夠適應,從而被迫遷徙。也有專家認為是地震一定程度上擾亂了洋流,使得海洋生物誤入淺海(甚至直接被海流“拍”向海岸)。當然,以上說法仍然處於爭論之中,很多專家依靠統計數據,認為“地震魚”的出沒與強地震並無直接關聯。

  不過,地震為海洋“居民”帶去的也不全是壞處。

  對於遠離大陸,相比近海缺少營養鹽和有機物來源的海洋盆地,海溝等環境來說,地震或許是難得的“補給”機會。

  同樣是2016年發生在新西蘭的那場地震之後,研究人員利用沉積學證據,結合數值模擬,證實了對於海底峽穀來說,地震是推動沉積物和有機質從大陸向深海轉移的主要過程之一,也是峽穀地貌在地質時間尺度上百年變化及其長期發展的重要驅動因素。

地震前後照相機所記錄的同一區域海底地貌。AB為同一地點,A為震前,B為震後10周;CD為地震後10周,該區域的沉積物狀況,D中已有部分明顯可見的微生物席
地震前後照相機所記錄的同一區域海底地貌。AB為同一地點,A為震前,B為震後10周;CD為地震後10周,該區域的沉積物狀況,D中已有部分明顯可見的微生物席

  與此同時,峽穀中的生態系統出現了較為明顯的演替現象,這對海洋生物學家理解海洋生命的歷史是極為啟發性的。

  2016年7月,NOAA(美國國家海洋和大氣管理局)將一套水下監聽器和錄音設備放入了馬里亞納海溝的最深處“挑戰者深淵”。幾個月後,研究人員從中獲得了深海地震時所記錄的聲音。

研究人員正在向馬里亞納海溝布放聲學設施
研究人員正在向馬里亞納海溝布放聲學設施

  “颱風一般的咆哮聲”,“鯨豚的呻吟聲”,“神秘而怪異的轟隆聲”…從研究人員的描述中,我們不禁感受到,人類對海洋依然知之甚少,以至於地震時的海洋仍然像黑箱一樣神秘。但同時,又那樣令人好奇:

  載人深潛器潛入馬里亞納海溝深度11000米的“挑戰者深淵”,試想一下,在此處經曆一場地震將是怎樣的體驗?

  深海的巨獸們也會因地震而“恐懼”嗎?海洋生物會亂成一窩蜂嗎?海底火山噴發,貫穿海底的裂縫突然出現等景象又該何其壯觀?

  恍然百年已過,我們仍然幻想著要搭上尼摩船長的“鸚鵡螺號”,為我們的認知也帶來一次“地震”。

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