【腦洞系列】把一塊磚扔進馬裡亞納海溝,多久到海底?磚頭會不會被壓碎?

网瘾少女 2021/12/29 檢舉 我要評論

馬裡亞納海溝位于太平洋馬利安納群島附近,是地球上已知的海洋最深處,假如我們把一塊磚頭丟進馬裡亞納海溝,那麼這塊磚頭需要多久能沉到海底呢?在討論這個問題之前,我們需要先來確定一下磚頭會不會被壓碎。

一塊磚頭扔進海溝,是否會沉底?

雖然人類已經是站在食物鏈頂端的勝利者,但是和神秘莫測的大自然相比我們還是顯得太過渺小。比如馬裡亞納海溝,該海溝平均深度在8千米以上,最深的地方已經達到了11034米,這是什麼概念呢?公認的地面第一高峰是珠穆朗瑪峰,海拔為8848米,也就是說如果把整個珠峰扔進此處,我們也需要下潛2000多米才能看到珠穆朗瑪峰的頂端。

珠穆朗瑪峰

因為水深過于驚人,所以這裡處于完全黑暗的狀態,缺少食物,堪稱是環境最糟糕、最不適合生物生存的區域之一。因此以人類現階段的技術水準來看,想要探索這樣的地方並不容易。那麼把一塊磚頭扔進這裡,磚頭會沉下去嗎?

不少小夥伴們會不假思索地回答可以。我們之所以會產生磚頭扔進水裡就一定會沉底的印象,是因為磚頭的密度普遍比水的密度更大,所以不可能漂浮在水面上,只能往下沉。但是,馬裡亞納海溝實在是太深了,這會導致水的密度加強。所以,想要知道磚頭能否在馬裡亞納海溝沉底,首先要考慮的問題是在海溝深處,水的密度究竟是多少。

馬裡亞納海溝

通常來講,普通的磚頭按照抗壓強度可以劃分MU10、MU15、MU20、MU25以及MU30五個等級,其中抗壓強度最高的是MU30,其抗壓強度平均值為30Mpa,也就是說,當磚頭受到的壓強超過了30Mpa的時候,就可能會被壓碎。

另一方面來講,海洋的水深每增加10米,海水中的壓強就會增加約1個大氣壓,而馬裡亞納海溝最深處可達11千米,在這裡的壓強可達到1100個大氣壓,也就是110MPa,這相當于每平方公分的面積,會承受1.1噸的重量。

水壓

當然,考慮到海水並不是純淨水,裡面還有各種複雜的成分,所以海水的密度還會更大一些,但也應該突破不了1100千克/立方米。相比之下,正常的磚頭密度已經達到了1800千克/立方米,所以哪怕是把磚頭扔進馬裡亞納海溝,磚頭也能夠像在普通的水裡一樣沉底,只是需要花費的時間會更長一些,當然這是在磚頭沒有被壓碎的情況下。

那麼磚頭會在海底被壓碎嗎?

通過密度計算我們可以知道,磚頭能夠沉入海溝。可我們在計算中也提到,水深加10米,就會加1個大氣壓,所以馬裡亞納深處是絕對的高壓環境。那麼,磚頭在這種環境下還能保持完整性嗎?對于這個問題,最直接的方法仍然是計算。

馬裡亞納海溝

一個大氣壓為0.1牛/平方毫米,所以在海溝最深處的大氣壓為110牛/平方毫米。而普通磚的承壓能力在30牛/平方毫米。所以如果是通過這個資料對比來看的話,磚頭在還沒有沉入海底的時候就已經會被四面八方湧來的壓強擠碎。但是,計算還沒有結束。

大氣壓

一般來說,馬裡亞納海溝環境惡劣極不適合生物生存,所以此地應該是一片荒蕪。但是通過科學家研究發現,在這裡有一種神奇的魚類----獅子魚,他們生活在海水深8千米的地方,可以說日日夜夜都在承受著高壓。可如果有人看過獅子魚的相關資料會發現,這種魚不是我們想的那樣長得銅牆鐵壁,雖然骨骼和肌肉都極有韌性,但是至于的身體表面是一層薄膜覆蓋,這看起來是不可思議的事情,但其實正是這層薄膜才保證了獅子魚能夠在8千米深的海底生存。

獅子魚

因為獅子魚可以通過薄膜調整身體內外的壓強,在保證壓強一致的情況下,他們自然也可以毫無壓力地生存在海底。而這磚頭的「長相」雖然和獅子魚的長相大相徑庭,但兩者有一個非常相似的地方,那就是磚頭本身也能滲水。

海水過濾

因此,磚頭在墜入馬裡亞納海溝底部的過程中,會因為滲水導致內外壓強一致,各方向受的力都是均衡的,這就保證了磚頭的完整性。實際上很多在海底的石頭沒有滲水但也能保持完整性,是因為石頭與石頭之間也有區別,比如花崗岩的抗壓強度就能超過120兆帕。

馬裡亞納海溝深處有什麼?

把磚頭扔進海溝是否能沉底是我們的一個設想,那麼現實中的馬裡亞納海溝深處有什麼呢?首先肯定有我們上文中提到的獅子魚,隨著科學家通過研究發現,在海溝底部還有大量的微生物,這意味著此處存在著養分,所以才能保證微生物的生存。

珊瑚叢

在2019年,我國的科考隊員還曾經在此處發現了10片珊瑚林,忽略周圍惡劣的環境,這些珊瑚林的確相當的夢幻,猶如海底花園一般。但是,除了這些「原住民」之外,海溝底部還有很多人類製造的垃圾。之前我國曾經發佈過一組資料,指出在海溝2673~10908米的海水中,微數量的含量已經達到了2.06~13.51/L;而在海溝5108~10 908米的表層沉積物中,微塑膠的含量已經達到了200~2200個/L。

塑膠

這組資料意味著人類活動已經對這片海洋的最深區域造成了破壞,更是有專家對此提出擔憂,認為這些微塑膠在海溝分佈的關于廣泛,再考慮到塑膠對環境破壞的持久性,這會對海溝底部脆弱的生態系統造成威脅。

結語

對于人類來說馬裡亞納海溝是一個神秘而又危險的地方,但是各國卻一直沒有放棄對海溝的探索。一方面是因為海溝深處的確有很多待發現的資源,如果能夠將其開採出來,這或許能夠促進人類文明邁上新的階梯。

另一方面也是因為通過對海溝的探索,人類的潛海技術也能夠得到進一步的提升,所以多年以來科學家一直對此處格外著迷。但是,我們在海溝深處發現的微塑膠卻如當頭一棒,這是一種無言的警告,提醒我們保護自然的重要性。

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