正在逝去的泰坦尼克,永不落幕的海洋之心


正在逝去的泰坦尼克,永不落幕的海洋之心的頭圖

正在逝去的泰坦尼克,永不落幕的海洋之心

正在逝去的泰坦尼克

永不落幕的海洋之心

撰文| 朱嘉寧

世界經典愛情電影《泰坦尼克號》的熱度多年不減,讓無數人見證了一段淒美的愛情故事和永恆的海洋之心,而作為電影中最大的主人公、最為著名的沉船——泰坦尼克號,在它沉睡的一百多年裡,也依然吸引著全世界的目光。

泰坦尼克號舊照丨圖片來源網絡

泰坦尼克號復原圖丨來源:網絡

近日,據美國媒體報導,泰坦尼克號的殘骸正在逐漸消失,有專家認為隨著時間的流逝,沉船殘骸將在幾十年內完全消失,讓人不禁感嘆大自然的無窮力量。那今天就帶大家來了解一下,鋼鐵怪獸——遠洋巨輪沉入海底後會經歷什麼吧。

泰坦尼克號俯瞰圖,圖為美國國家地理雜誌中文版《華夏地理》雜誌推出的《泰坦尼克號百年紀念專輯》所公佈的泰坦尼克號殘骸細節

海洋腐蝕環境通常分為海洋大氣區、浪花飛濺區、潮差區、海水全浸區和海泥區五個腐蝕區帶。而沉船主要被腐蝕的環境為海水全浸區和海泥區,多數沉船會因為重力的原因一頭栽入海泥中,身處兩種海洋腐蝕環境的交界處,這也就解釋了為什麼像泰坦尼克號這樣的鋼鐵巨獸會在短短百年的時間中腐蝕殆盡。

海水腐蝕原理丨圖源:中國腐蝕與防護網

海水腐蝕

沉船在海底面臨的最為普遍的腐蝕即為海水腐蝕,海水腐蝕受到溶解氧的含量、含鹽量、海水的PH值、流速、溫度等等因素的影響,而深海環境中海水對鋼鐵的腐蝕主要是合金與海水間的電化學反應。

海水與海泥交界處對金屬的腐蝕作用丨圖源:網絡

在泰坦尼克的時代,多數巨輪採用的主要材料仍為鋼鐵,即簡單的鐵合金。而這種鋼鐵的腐蝕速度受溶解氧的影響,即使在5000m以上的深海中溶解氧都足以導致腐蝕的發生。而在深海中低碳鋼受腐蝕形成的主要銹層是羥基氧化鐵(FeOOH),這種產物並不能形成保護膜,反而會導致腐蝕產物形成疏鬆多孔的質地加劇反應的發生。

另外,泰坦尼克號沉船位置在紐芬蘭島以東約610公里處,雖然身處3800多米的深海,但是強勁的洋流仍然加劇了它的消失。

北大西洋暖流被譽為全世界最為有利的洋流,它為墨西哥灣帶來溫暖,讓摩爾曼斯克港稱為不凍港,雖然表面上來看,它的影響深度最多只有1000m,但是卻造就了深海的溫鹽輸送帶。

北大西洋的部分冷水團在深層以西邊界流的形式向南流去,進入南極後變為繞極地急流,流入印度洋和太平洋後轉為上升流,從而加入表層洋流再次匯入北大西洋。而這一過程,也使得海底的鹽度、溫度發生著明顯的改變,雖然泰坦尼克號沉沒的時間僅有該循環週期的十分之一,但是這一輸送帶對泰坦尼克號的消失卻起了不小的助力。

泰坦尼克號沉船地點丨圖源:網絡

大西洋洋流示意圖丨圖源:網絡

海底沉積物腐蝕

海底沉積物對於沉船的腐蝕作用嚴格來講是土壤的特殊腐蝕形式,海底沉積物為固、液兩項組成的非均勻體系,與陸地土壤相比少了大氣的作用影響,但由於海底獨特的高鹽、高壓、低氧的環境,因此腐蝕的強度只增不減。而前文提到的五種海洋腐蝕帶中其中存在的一個腐蝕峰值就位於海水海泥交界處下方,這裡非常容易產生海泥/海水腐蝕電池,其年腐蝕率為0.03~0.07mm,正在以極快的速度蠶食著泰坦尼克號的殘骸。

生物腐蝕

雖然泰坦尼克號位於深海,生物種類已經急劇下降,但是微生物的腐蝕作用仍然不容小覷。也正是由於各種微生物的腐蝕作用使得泰坦尼克號的殘骸結構變得十分鬆散,因此對其打撈工作遲遲無法開展。由於深海海底缺氧的環境,因此在微生物腐蝕中起主要作用的是厭氧細菌,而其中的硫酸鹽還原菌是導致金屬腐蝕的主要原因。

硫酸鹽還原菌丨圖源:網絡

海水中異化鐵還原菌導致的金屬腐蝕原理丨圖源《海水環境中異化鐵還原菌所致金屬材料腐蝕的研究進展》

微生物學家羅伊·卡利茅就曾對泰坦尼克號上的微生物腐蝕進行了詳細研究,這些厭氧菌和其它微生物組成群落在泰坦尼克號上安家,它們以鋼鐵結構為食,將鐵置換進入海水,形成冰凌狀的銹柱。現在,通過深海影像我們可以看到,泰坦尼克號上已經掛滿了這樣的銹柱,對其打撈工作也因此止步不前。

對此羅伊曾說:“當我們製造’泰坦尼克號’的時候我們使用了鐵,它不幸沉沒。現在,大自然通過銹柱讓鐵溶入海洋。這是大自然對物質再利用、再回收、再循環的一個例子。”

泰坦尼克號船身銹柱丨圖源:美國國家地理雜誌中文版《華夏地理》雜誌推出的《泰坦尼克號百年紀念專輯》

但是相比深海沉船中單調的微生物腐蝕來說,許多在淺海沉沒的船隻面臨著更加嚴重的生物腐蝕,但同時也擁有著更豐富的生物群落。許許多多的沉船孕育、庇護著無數海洋生物,而這些生物也讓沉船們煥發新的生機。

淺水區的沉船可以受到更強烈的波浪和洋流的力量,導致其更快地分解。同時由於更接近水面,海水的溶氧量更高,接受的光照也更加充足,讓沉船逐漸變成海洋生物的天堂。最先在沉船上安家的是需要充分光合作用的藻類,它們利用光能產生化學能,產生了珊瑚需要的糖分。而沉船則為珊瑚幼蟲提供了完美的附著地和豐富的金屬元素。這些藻類和珊瑚就吸引了鸚嘴魚的到來,鸚嘴魚以藻類為食,它們清除阻礙珊瑚生長的過多藻類來維持珊瑚和藻類的平衡。

鋼鐵庇護下的海洋生物丨圖源:網絡

因此,沉船逐漸形成了一套生態系統,在礁石中棲息的生物也越來越豐富。也是因此,面對著日漸減少的珊瑚礁,許多地方採取在淺海沉船中人工移植珊瑚的方式來恢復珊瑚礁的生態環境,讓越來越多的海洋生物在此安家,也作為感謝自然饋贈的方式。

淺海沉船上繽紛的珊瑚礁丨圖源:網絡

淺海沉船生態系統丨圖源:網絡

在未來的幾十年裡,隨著腐蝕的不斷加劇,泰坦尼克號終將化為鐵泥回歸自然,但是萬物終有循環,而愛永不落幕。

電影《泰坦尼克號》劇照丨圖源網絡

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