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正在逝去的泰坦尼克,永不落幕的海洋之心

正在逝去泰坦尼克

永不落幕海洋之心

撰文 | 朱嘉宁

世界经典爱情电影《泰坦尼克号》的热度多年不减,让无数人见证了一段凄美的爱情故事和永恒的海洋之心,而作为电影中最大的主人公、最为著名的沉船――泰坦尼克号,在它沉睡的一百多年里,也依然吸引着全世界的目光。

泰坦尼克号旧照丨图片来源网络

泰坦尼克号复原图丨来源:网络

近日,据美国媒体报道,泰坦尼克号的残骸正在逐渐消失,有专家认为随着时间的流逝,沉船残骸将在几十年内完全消失,让人不禁感叹大自然的无穷力量。那今天就带大家来了解一下,钢铁怪兽――远洋巨轮沉入海底后会经历什么吧。

泰坦尼克号俯瞰图,图为美国国家地理杂志中文版《华夏地理》杂志推出的《泰坦尼克号百年纪念专辑》所公布的泰坦尼克号残骸细节

海洋腐蚀环境通常分为海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、海水全浸区和海泥区五个腐蚀区带。而沉船主要被腐蚀的环境为海水全浸区和海泥区,多数沉船会因为重力的原因一头栽入海泥中,身处两种海洋腐蚀环境的交界处,这也就解释了为什么像泰坦尼克号这样的钢铁巨兽会在短短百年的时间中腐蚀殆尽。

海水腐蚀原理丨图源:中国腐蚀与防护网

海水腐蚀

沉船在海底面临的最为普遍的腐蚀即为海水腐蚀,海水腐蚀受到溶解氧的含量、含盐量、海水的PH值、流速、温度等等因素的影响,而深海环境中海水对钢铁的腐蚀主要是合金与海水间的电化学反应。

海水与海泥交界处对金属的腐蚀作用丨图源:网络

在泰坦尼克的时代,多数巨轮采用的主要材料仍为钢铁,即简单的铁合金。而这种钢铁的腐蚀速度受溶解氧的影响,即使在5000m以上的深海中溶解氧都足以导致腐蚀的发生。而在深海中低碳钢受腐蚀形成的主要锈层是羟基氧化铁(FeOOH),这种产物并不能形成保护膜,反而会导致腐蚀产物形成疏松多孔的质地加剧反应的发生。

另外,泰坦尼克号沉船位置在纽芬兰岛以东约610公里处,虽然身处3800多米的深海,但是强劲的洋流仍然加剧了它的消失。

北大西洋暖流被誉为全世界最为有利的洋流,它为墨西哥湾带来温暖,让摩尔曼斯克港称为不冻港,虽然表面上来看,它的影响深度最多只有1000m,但是却造就了深海的温盐输送带。

北大西洋的部分冷水团在深层以西边界流的形式向南流去,进入南极后变为绕极地急流,流入印度洋和太平洋后转为上升流,从而加入表层洋流再次汇入北大西洋。而这一过程,也使得海底的盐度、温度发生着明显的改变,虽然泰坦尼克号沉没的时间仅有该循环周期的十分之一,但是这一输送带对泰坦尼克号的消失却起了不小的助力。

泰坦尼克号沉船地点丨图源:网络

大西洋洋流示意图丨图源:网络

海底沉积物腐蚀

海底沉积物对于沉船的腐蚀作用严格来讲是土壤的特殊腐蚀形式,海底沉积物为固、液两项组成的非均匀体系,与陆地土壤相比少了大气的作用影响,但由于海底独特的高盐、高压、低氧的环境,因此腐蚀的强度只增不减。而前文提到的五种海洋腐蚀带中其中存在的一个腐蚀峰值就位于海水海泥交界处下方,这里非常容易产生海泥/海水腐蚀电池,其年腐蚀率为0.03~0.07mm,正在以极快的速度蚕食着泰坦尼克号的残骸。

生物腐蚀

虽然泰坦尼克号位于深海,生物种类已经急剧下降,但是微生物的腐蚀作用仍然不容小觑。也正是由于各种微生物的腐蚀作用使得泰坦尼克号的残骸结构变得十分松散,因此对其打捞工作迟迟无法开展。由于深海海底缺氧的环境,因此在微生物腐蚀中起主要作用的是厌氧细菌,而其中的硫酸盐还原菌是导致金属腐蚀的主要原因。

硫酸盐还原菌丨图源:网络

海水中异化铁还原菌导致的金属腐蚀原理丨图源《海水环境中异化铁还原菌所致金属材料腐蚀的研究进展》

微生物学家罗伊・卡利茅就曾对泰坦尼克号上的微生物腐蚀进行了详细研究,这些厌氧菌和其它微生物组成群落在泰坦尼克号上安家,它们以钢铁结构为食,将铁置换进入海水,形成冰凌状的锈柱。现在,通过深海影像我们可以看到,泰坦尼克号上已经挂满了这样的锈柱,对其打捞工作也因此止步不前。

对此罗伊曾说:“当我们制造‘泰坦尼克号‘的时候我们使用了铁,它不幸沉没。现在,大自然通过锈柱让铁溶入海洋。这是大自然对物质再利用、再回收、再循环的一个例子。”

泰坦尼克号船身锈柱丨图源:美国国家地理杂志中文版《华夏地理》杂志推出的《泰坦尼克号百年纪念专辑》

但是相比深海沉船中单调的微生物腐蚀来说,许多在浅海沉没的船只面临着更加严重的生物腐蚀,但同时也拥有着更丰富的生物群落。许许多多的沉船孕育、庇护着无数海洋生物,而这些生物也让沉船们焕发新的生机。

浅水区的沉船可以受到更强烈的波浪和洋流的力量,导致其更快地分解。同时由于更接近水面,海水的溶氧量更高,接受的光照也更加充足,让沉船逐渐变成海洋生物的天堂。最先在沉船上安家的是需要充分光合作用的藻类,它们利用光能产生化学能,产生了珊瑚需要的糖分。而沉船则为珊瑚幼虫提供了完美的附着地和丰富的金属元素。这些藻类和珊瑚就吸引了鹦嘴鱼的到来,鹦嘴鱼以藻类为食,它们清除阻碍珊瑚生长的过多藻类来维持珊瑚和藻类的平衡。

钢铁庇护下的海洋生物丨图源:网络

因此,沉船逐渐形成了一套生态系统,在礁石中栖息的生物也越来越丰富。也是因此,面对着日渐减少的珊瑚礁,许多地方采取在浅海沉船中人工移植珊瑚的方式来恢复珊瑚礁的生态环境,让越来越多的海洋生物在此安家,也作为感谢自然馈赠的方式。

浅海沉船上缤纷的珊瑚礁丨图源:网络

浅海沉船生态系统丨图源:网络

在未来的几十年里,随着腐蚀的不断加剧,泰坦尼克号终将化为铁泥回归自然,但是万物终有循环,而爱永不落幕。

电影《泰坦尼克号》剧照丨图源网络

本文经授权转载自微信公众号“中科院地质地球所”。美编:蒋青青,校对:张崧、王海波