在太平洋扔下一塊花崗巖,它是會被壓碎,還是會一直沉到海底?

人類為什麼能夠從一種 普通的哺乳動物進化成為現在這樣的 「文明主宰」,學界的看法是多種多樣的。一些研究者認為,直立行走可能是人類在自然中獲得生存優勢的關鍵之一。在單純使用后肢行走之后, 人類的視野明顯因為直立而開闊了許多,能夠利用自己本來就優秀的視力去發現遠處的 獵物,或者是看到 潛藏的危險

因此就連古人也明白「站得高看得遠」這樣一個簡單的道理。的確,在地球上,高度和許許多多的現象都有關系,而我們一般 將海平面作為基準,將陸地的高度以「海拔」來進行計算

一個地方的 海拔高度能夠影響氣候,不同的海拔高度上的動植物、空氣和溫度都各有不同。其中大氣壓也是海拔高度會影響的事物之一。隨著海拔的升高,大氣壓也會越來越低,因為這里的 空氣越來越稀薄了

而到了海面以下的地方,人們要承受的就不止是大氣的壓力,還有 海水的壓力了。水的密度明顯是比空氣更大的,因此海洋中的壓力變化也比陸地上的大氣壓變化要更加明顯。在人類探索海洋的過程中,海底的水壓就是一個困擾我們多年的阻礙。那麼, 人類是怎麼去克服這個難關的?

人類的海底探索方式

在工業時代之前,人類只能夠不借助任何其他的工具去 「潛水」,這樣能夠潛水的時間和深度都非常有限。上個世紀初,現代的 潛艇被發明了出來,人們能夠借助這種工具來進入海底,近距離觀察那個神秘、多彩的世界。

地球海洋的最深處是 馬里亞納海溝,其 最深處大約有11千米,能夠裝下一整個珠穆朗瑪峰。 如今人類已經能夠來到海底八千米以上的地方,這里也基本上是生物圈的「極限」了。生命竟然能夠在這樣的惡劣環境下存在,不得不讓人感嘆大自然的神奇。

潛水艇一般采用了 流線型的設計,一方面是為了 減少水流的阻力,一方面則是為了 抵抗海底強大的水壓。畢竟鋼鐵能夠承受強大的壓力,人的身體卻不像是那些深海的魚類一樣能夠調節 體內外的水壓

不過,即使是各種堅硬的無機物材料也會有自己承受的極限,我們能不能夠知道這些堅硬材料在遭遇強大壓力之后會怎麼樣?我們在陸地上分割這些材料時候往往會將其粉碎,那麼 這些材料在海底會不會也被壓碎呢?

堅硬的材料——花崗巖

在各種能夠從大自然中直接獲取的材料中, 花崗巖是其中很堅硬的一種。花崗巖可以算得上是我們大陸的基本構成成分,用一個比喻來說,就好像是我們腳下的大地的「骨頭」。這種巖石主要 由石英、鉀長石和斜長石等礦物構成,那麼它是怎麼形成呢?

這個問題在過去曾經引起過諸多爭論,但現在的地質學界已經基本達成了共識,那就是花崗巖會是由地殼中的各種不同成分的巖石共同形成的,這個過程被稱為 「熔融固」。因此,我們可以通過花崗巖的具體成分來判斷某一地區的巖石分布和種類。

人類從很早以前就開始利用這種石材了。這是我們能夠找到的 最硬的天然建筑材料,其 肖氏硬度大于70,能夠承受的壓力達到了 每平方厘米1000~3000公斤。在經過打磨之后,花崗石會呈現出美麗、溫潤的色澤,而且顏色和花紋也是多種多樣的,因此歷來都受到了人們的喜愛。

在現代,因為打磨、切割技術的進步,花崗石開始更多地被人們所重視,相對于其他的人工合成材料來說,花崗石幾乎不會對我們的生活環境造成污染,而且儲量極為豐富,是一種 相當理想的建筑材料

將花崗巖扔進太平洋會怎麼樣?

古代有一個「自相矛盾」的故事,講的是一個販賣武器的人,宣稱自己的矛可以穿透在所有的物品,而自己的盾可以抵擋一切攻擊。于是有人問:「 如果用你的矛去攻擊的你盾,結果會怎麼樣?」這個人就啞口無言了。

相信很多人在聽到這個故事的時候都會好奇,如果這個故事是真的,那麼最后 「矛」和「盾」到底是誰贏了?盡管我們沒有辦法知道這個故事的結局,但我們卻能夠得知 「花崗巖投入太平洋中」是什麼樣的結局,因為我們可以通過各種數據來進行推測和計算。

我們先來看看太平洋的深度吧。太平洋是世界上最為廣闊的大洋,它的 平均深度是3957米,而太平洋的最深處當然是 馬里亞納海溝,這里的最深處是 11034米。當然,如果將一塊花崗巖投入太平洋中,那麼它很可能會被洋流沖走,最后的落點也很難預料。

我們在這里不考慮現實的因素,只看「理想」的實驗狀態,那麼 密度遠遠大于海水的花崗巖必定會不斷下沉,最后來到最深處,也就是馬里亞納海溝的萬米深處。

我們先來計算一下馬里亞納海溝底部的海水壓強。根據通用的壓強計算公式,我們可以知道p=ρgh,得出 海底11000米深處的壓強大約是1.1億帕。這個壓強是什麼概念呢?也就是每平方公尺會受到1.1億牛的壓力,根據地球的重力換算成公斤,大約是 一萬多噸

很明顯,花崗巖是無法承受如此強大的壓力的, 那麼這塊花崗巖會在海底壓碎嗎?答案可能出乎大家的意料,那就是 不會。為什麼會有這樣的結果?

為什麼海底的花崗巖不會碎?

如果花崗巖只要是受到了海水的壓力就會破碎,那麼海底也就不存在巖石的「底部」了,很顯然這種事情并沒有發生。那麼,到底這塊沉入了一萬多米的海底的巖石身上會發生什麼?答案是它很有可能會 被「壓縮」

或許在很多人看來,一塊密度大、質地堅硬的石頭怎麼可能像是海綿一樣被壓縮呢?其實這并非不可能,因為 海水的壓力不是施加在花崗巖的某一個點上,而是均勻地包圍著整塊巖石。因為各處受到的壓力是一樣的,所以巖石能夠 繼續保持自己的形狀

我們在敲擊雞蛋殼的時候就會發現,蛋殼明明是非常脆弱的東西,但是 如果從各個面去均勻地施力,那麼蛋殼能夠承受的力也很大

因此,花崗巖被扔到太平洋后不會破碎,最多是在巨大壓強的擠壓下, 質地變得更加緊密,然后 沉到海底,最后 在漫長的地質變遷中回到地殼本身去,重新成為地球的「骨骼」的一部分。但是人類制造的另一些材料可能就沒有這麼好運了,只要本身有薄弱的地方,那麼很有可能會發生 巨大的形變,甚至 被徹底壓扁

深海生物為什麼可以生存?

人類是一種生活在陸地上的動物,我們的身體能夠適應的壓強大概是一個 標準的大氣壓,因此我們如果不增加外部的防護措施,那麼人類 能夠潛水的深度大約是海底一百米,這就是極限了

但是本來就生活在海底的魚類就不一樣,它們可以在海洋的深處自由自在地生活,而不用擔心被強大的海水壓力「壓扁」,這是為什麼呢?首先, 一些生物本身就含有大量的水分,這些水分可以 讓身體的內部和外部壓力達到平衡,比如 水母的身體里就含有 百分之九十五到九十八的水分

在深海大約6000米左右的地方,還生活著一種名叫 鈍口擬獅子魚的魚類,這種魚顯然不像是水母那樣絕大部分都是水,那麼它們是怎麼在巨大的水壓之下活下來的?

根據科學家們的研究,鈍口擬獅子魚沒有堅硬的骨頭,身上主要是 柔韌性極強的軟骨,而頭骨上還有一定的縫隙。除了結構的不同,我們還在鈍口擬獅子魚的身體內部發現了一種名叫 氧化三甲胺的化學物質,可以 穩定蛋白質的結構,而細胞也有特殊的蛋白質作為保護,可謂是做好了萬全的準備。

結語

因為深海生物具有適應特殊環境的功能,因此它們不會在海底死去,反而是在來到淺海,或者是被人類捕撈出水面的時候死去。我們在市場上看到的那些深海魚類,其實都不是因為離開了水沒辦法呼吸,窒息而死的,而是 在比較小的大氣壓強下因為內臟出血、破裂而死

我們也不得不感嘆大自然的神奇,能夠讓地球的各個角落都有生命的存在。而 人類也沒有因為這些自然環境的阻礙而停止自己探索的腳步,制造出了各種各樣先進的工具,也是一種 十分了不起的成就

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