30秒探索神秘的海洋

引言

友恩-杰恩·莱恩、马蒂亚斯·格林

海洋。辽阔而蔚蓝的海洋（平均深度约为4000米）为不计其数的生命提供了赖以生存的家园。它能调节气候，为人类提供一种交通方式，也是人类的食物来源和娱乐场所。海洋是一种极其重要的资源，对地球系统而言如此，对我们而言也是如此。短至几秒钟，长到数十亿年，海洋随时间不停变化着，是一种为我们所利用也被我们滥用的资源。在这本书中，我们将介绍海洋这一对于塑造地球和地球生命至关重要的系统。我们的地球是独一无二的：它是太阳系中唯一一颗表面有液态水的行星（尽管火星和金星上都出现过海洋）。海洋之所以能存在于地球上，是因为地球与太阳的距离足够远、地球公转的速度足够快，海水不会结冰或沸腾。海水的特殊性质让地球能够同时拥有两极地区的海冰和靠近热带地区可供游泳的温暖海水。地球上的海水，总体积13.5亿立方千米，最有可能来自太空，经由富含水冰的小型物体（类似于目前在地球和火星之间围绕太阳公转并撞击地球的小行星）来到地球。地球上各种大小和形状的海洋至少存在了38亿年。

地球上生命的出现和进化最有可能发生在35亿年前的海洋中。但如果海洋没有存储太阳热量和盐分的能力，如果没有洋流在洋盆中流动以远距离输送并重新分配热量、盐分以及其他物质，生命就不可能出现。海洋通过与大气的相互作用来调节气候，使远离陆地、没有生命的地区成为充满生机的港湾。大型海洋环流系统受洋盆的形状影响，而洋盆又受大规模地质作用的控制。其他地质过程则塑造了海滩和海岸线，而水下隆起、丘陵和山脉承载着丰富的生态系统，其中生存着各种大小、形状和形式的生命，从微小的单细胞浮游生物到巨大的蓝鲸，不一而足。在这样一个相互联系的系统中，要想理解某一种海洋过程，就必须理解其他的海洋过程。如果海洋真是地球生命的起源，或许我们在其他地方寻找生命时应该把重点放在那些有海洋的行星上。

与此同时，我们运用一系列手段来探索海洋——从在码头或坐着小艇用简单的瓶子收集水样，到由大型专用研究船部署的极度灵敏的仪器。系泊设备、潜水器、游泳机器人和最新地球轨道卫星的探索周期从数周到数年不等，它们每秒不间断地对海洋进行探测，收集到了许多有价值的数据。在计算机模型（与用于天气预报的计算机模型类似）以及数学和物理理论的帮助下，我们可以窥见海洋的运行方式和海洋的未来。

目前看来，未来并不像我们希望的那样光明。一方面，人类活动引起的气候变化正威胁着海洋，导致海水迅速变暖；另一方面，为了阻止地球气候变化加速，海洋吸收大气中多余的二氧化碳并将其埋藏在最深处。随着时间的推移，海冰融化、海平面上升、海洋酸化、塑料污染、生态系统变化及其对许多物种的威胁、水域的改变及其后果都变得越来越明显。然而，在过去，在气候发生变化的每个时代，总存在着“赢家”和“输家”。当今这个时代也不例外：北极熊为了捕食努力寻找海冰，暖水物种正在往纬度更高的地区寻找新的家园，生活在北极的体型较小的浮游植物开始与体型较大的单细胞生物竞争。

为了帮助读者了解海洋，同时为介绍海洋研究领域的重要引路人，我们一共汇集了来自海洋学界的50篇短文，每篇短文自成一个主题，每个主题包含“3秒钟冲浪”（关键概念）、“30秒探索神秘的海洋”（海洋信息）以及“3分钟探索”（认知拓展）。这些主题被分为不同的章节，海洋基础知识是全书的开篇，解释了海洋的基本特征以及众所周知的海洋现象是如何产生的。从陆架边缘海到深海再到极地，海洋自然地理将带你游览构成全球海洋的不同类型的水体。接下来，海洋、天气与气候将深入探讨海洋对气候变化的反应，以及海洋如何决定天气和气候。从最小的微生物到地球上现存最大的哺乳动物，活力海洋将介绍各种海洋栖息地和以海洋为家的生物。海洋探索、观察与预测将详细介绍过去和现在我们探索海洋的情况，以及这些探测如何帮助我们使用最先进的技术更好地预测未来的海洋和气候。从塑料到人工照明，海洋污染将讨论人类对海洋的影响。最后，地球演化与地外海洋将从更长远的地质时间视角来观察海洋地质和其他行星上的潜在生命。

通过了解如何更好地管理我们的海洋，以及它们如何在减缓气候变化方面发挥作用，我们希望能够获得胜利，不仅是为我们自己，也是为了我们的地球。 

海洋覆盖了地球表面的2/3面积，将寒流、暖流输送至世界的各个角落，是天气系统的内在驱动力。理解太阳辐射、洋流和海平面上升是理解和应对全球变暖的重要起点，这本书以简短易懂的语言介绍了这些概念以及其他核心概念。

本书全彩印刷，图文并茂地解释了该领域的50个发人深省的主题，每个主题，无论多复杂，作者都会用一幅图、两页纸、三四百字，在30秒内向读者进行讲解，体例结果清晰，语言通俗易懂。其中，每个主题都包括一个3秒的关键概念冲浪，一个30秒的信息海洋，和一个3分钟的探索来扩展读者的理解范畴。本书旨在从海洋基础开始，解释基本的海洋特征和众所周知的海洋现象。阅读本书，跟随科学家一同踏上世界海洋之旅，认识途中遇到的海浪、大陆架、冰山、水下森林、季风和珊瑚礁，学习世界各大洋的不同特征，了解在不同深度的海域生活的各种奇异海洋生物，理解潮汐如何运作，觉察环境污染对海洋造成的影响。现在，是时候探究海洋奥秘了。