马里亚纳海沟长达2500公里,已经证实的最大深度至少为11千米。在如此厚的水层下会发生什么?那里会发生哪些过程?
如果想象一个人的身体下沉到马里亚纳海沟中,就可以理解这一点。
前十米 - 一切都在掌控之中!
下潜到十米深度,这是潜水爱好者通常进行的深度,通常不会引起不适。在6米深的位置,身体达到所谓的中性浮力:上下压力相互平衡,人体没有运动和足够的气体储备,因此不会沉没或浮出水面。在此之后,只能依靠重物、特殊装备或运动技巧进行自由潜水。
喘不过气和醉醺醺的潜水员
超过10米深度后就会出现问题。上方的压力加倍。身体开始像石头一样下沉。
每下潜十米,压力再增加一个大气压。
可塑的人体被压缩。体内的气腔在压力下开始引起不适:耳朵疼痛,胸部受压。对于没有准备的人来说,已经压缩的肺部即使有潜水呼吸器也很难吸入空气。反射出现问题:大脑要求呼吸,但压缩的肺部无法完成这个动作。但目前还没有发生任何太过严重的问题。普通人没有设备会因为氧气耗尽而停止下潜。潜水员则专门学习在水下呼吸。
决定潜入超过20米深度的潜水员会面临与表面相比三倍的压力。身体中的不适已经显著。但在这些深度,主要问题变成了人的不适当行为。
在正常情况下,人们呼吸的是含有大量氮而不是氧气的空气。在2-3个大气压力下,水下的氮进入人体后会转变成类似强力麻醉药物的形式。
就像氮气一样,深海中的氮会导致人的行为出现各种异常。有些人会陷入欣快状态,失去对周围事物的控制。其他人会感到恐惧、恐慌,并出现幻觉。还有一些人会陷入僵直状态,甚至昏厥。
共同的特点是视野变窄、对疼痛不敏感和失去方向感。考虑到20-30米深度已经完全黑暗和寒冷,失去自我控制和视力会带来危险。未经训练的人经常摘下面罩并丧生。
在浅水潜水时,通过增加氧气比例来解决问题。但在60米深度以下,氧气对人体也有毒性。
冠军水平
自由潜水运动员没有氧气罐,不会受到氮和氧气麻醉的威胁。但他们受限于憋气的能力。目前的憋气纪录是11分钟,而无气瓶潜水的最大深度是214米。然而,尝试再次进行极限潜水的冠军赫伯特·尼奇破坏了自己的健康。
携带气瓶的潜水员在这样的深度使用特殊气体混合物,以减少氮和氧气麻醉的风险。
在这些深度,主要问题是减压病。气泡由于压力无法从人体中排出,开始渗入组织。如果迅速返回到常压下,气泡会在血液和器官中爆裂。血液仿佛沸腾,变得粘稠不均匀。结果可能是血栓、内部出血和关节疾病。
破裂的舷窗和爆炸的潜艇
在更深的水域,人只能在特殊设备内下潜。没有这些设备,水的厚度会将人压扁成一团血肉。
在潜艇中,可以下潜到一公里深度。记录保持者是俄罗斯的“克麦罗夫斯克”号,可以下潜到1250米。
超过一公里深度,100个大气压的压力会使潜艇像肥皂泡一样破裂。
下一个层次是深海潜艇。
为了抵御巨大的压力,下潜到马里亚纳海沟的“挑战者”号潜水器的壳体厚度达到13厘米,总直径为1米,并且充满了特殊泡沫而不是空气。
在此之前的潜艇"特里埃斯特"在8公里深度时,唯一的舷窗发生裂纹,这迫使他们缩短在深海的停留时间。
潜艇的死算什么,蛞蝓的死却是好事对于潜艇来说,深入到大气压力下的极深水域,风险很高。因此,科学家们目前不进行极限潜水,而是使用类似"尼雷"这样的无人潜水器来研究海底的环境。这些无人潜水器可以承受高达1000个大气压的压力。尽管这些机器也有在深海中损毁的风险,但至少只是经济损失。
令人惊讶的是,科学家们认为深海是无生命的,但实际上那里居住着很多适应高压的生物。例如,马里亚纳海沟中的海蛞蝓在7.5到8千米深的环境中生活得很好!