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[风土人情] 贝加尔湖令人难以置信的科学:世界上最大,最古老,最深的湖

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发表于 2020-9-8 21:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
尽管地球上几乎所有的人口都生活在干燥的陆地上,我们的表面有71%被水覆盖。其中,几乎所有的水都存在于海洋中,只有2.5%的水是以淡水的形式存在,而不是盐水。地球上的大部分淡水存在于冰川、冰帽、永久冻土层以及地表下的水和冰中。其余的大部分,如你所料,都在我们陆地上的大型液态水蓄水池中:地球上的湖泊。
总的来说,淡水湖只占地球上总水量的0.007%,但却占了地球表面液体淡水的绝大多数。地球上的大多数湖泊都相对较年轻,不到18000年的历史,形成于上一次冰河时代末期。全世界只有20个古老的湖泊:超过100万年的历史。但是贝加尔湖不仅是地球上最古老的湖,有2500 - 3000万年的历史,也是最大的湖。这是它背后令人着迷的科学。
地球上绝大多数的水是盐碱化的,而我们的大部分淡水要么是冰冻的,要么是埋在地下。然而,淡水、自由地表水主要存在于湖泊中,其中一个湖泊占了20%以上的淡水地表水。
地球上的湖泊是液体、表面淡水的主要储存地,但它们中的大多数是由冰川消退形成的。地球上的大部分淡水都是冰冻的,以冰川和冰盖的形式存在。在冰河时代,这种情况变得更加严重:极地冰盖变得越来越大,延伸到比它们现在所在的赤道纬度地区。
当冰河时代结束,
•大部分冰水会融化
•导致冰川开辟出道路并造成侵蚀,
•随着冰川融化(以及随后的降雨和季节变化)导致湖泊(河流)的形成,
•随后的排水模式导致了更多的湖泊形成。
例如,北美最显著的淡水湖,整个五大湖都是圣劳伦斯河排水的结果。
地球经历冰河时代的频率相对较高,间冰期在时间尺度上将它们分开,略大于每10万年一次。目前在地球表面发现的几乎所有湖泊都是在最近的冰期/间冰期过渡时期形成的。如果从这些过程中创建了一个湖,它很可能不会持续很长时间。经过很长一段时间,大多数湖泊最终会被流入的河流所沉积的沉积物填满。
但也有一些非常显著的例外。并不是每个湖都有河流或小溪流入,也不是每个湖都是由冰川/间冰期循环和过渡形成的。世界各地发现的一些湖泊已经有几千年的历史,最大深度只有几百米(最高1300英尺),而不是这样,它们非常古老,深度非常深:有几百万年的历史,深度超过1600米。
地球上发现的古代湖泊数量不多,但都有一个共同点:它们都位于板块构造的活跃裂谷地带。只要地壳的两个板块相互分离——比如在一个辐散的板块边界——一个裂谷就会开始形成。随着时间的推移,侵蚀的力量会加深这个裂谷,形成一个巨大的深坑。
最初是两个陡峭的、几乎平行的裂缝,最终变宽,充满了裂缝壁的沉积物,或者,如果条件合适的话,充满了淡水。在地球上发现的所有超过100万年的古湖泊中,有巨大的75%是由这一过程形成的,只有一些例外情况是由流星撞击和火山形成的。
从美国宇航局的OrbView-2卫星上看到的贝加尔湖。贝加尔湖是世界上表面积第7大的湖泊,但拥有的淡水比其他任何湖泊都多。
从上面看,俄罗斯的贝加尔湖看起来令人印象深刻,但并不壮观。它位于西伯利亚南部,面积不到密歇根湖的一半,在世界湖泊中排名第七,面积超过31000平方公里(12000平方英里)。
然而,贝加尔湖两边的地区海拔极高,许多地方的海拔超过2000米(近7000英尺)。它恰好位于一个辐散的板块边界上,随着时间的推移,这个湖明显地分散开来,湖宽达79公里(49英里),有三个独立的盆地。
最深的是中央盆地,深达1642米(5387英尺),是世界上最深的湖。
比较贝加尔湖和大湖系统的水量。
贝加尔湖有多少水?
如果你把世界上所有的淡水地表水加起来,你得到的水量足以装满一个每边约35公里(22英里)的立方体。这包括所有的湖泊、河流、小溪、沼泽、沼泽、生物,甚至地球大气中的水。
贝加尔湖是世界上淡水最多的湖泊,占淡水总量的22%:超过23000立方千米(5600立方英里)。它的含水量是苏必利尔湖的两倍,是密歇根湖的五倍,比北美五大湖的总和还多。
贝加尔湖周围地区的地形。虽然有300多条河流流入,周围的山脉海拔超过2000米,但湖本身的深度远远低于海平面。它是地球上最深的大陆裂谷。

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 楼主| 发表于 2020-9-8 21:31 | 显示全部楼层
贝加尔湖有多独特?
湖的底部低于海平面整整一公里,但形成湖的裂谷更深。根据阿拉斯加大学费尔班克斯分校的研究,随着时间的推移,大约还有7000米(23000英尺)深的沉积物落入裂谷,将裂谷底部置于表面以下8- 11公里(5- 7英里)的地方,令人难以置信。这使得贝加尔湖所在的地质裂谷成为地球上最深的大陆裂谷。
尽管这些事实令人印象深刻,但从地质学的角度考虑也很重要:这个大陆裂谷既年轻又活跃。每过一年,裂谷就会扩大大约2.0厘米(0.8英寸)。有300多条河流汇入贝加尔湖,但只有一条——安加拉河——流入贝加尔湖。
贝加尔湖特别清澈的湖水揭示了靠近岸边的一大片浅水区,但这是欺骗性的。贝加尔湖最深,是世界上最深的湖,湖底有大约7公里的沉积物,是地球上最深的大陆裂谷。
贝加尔湖有多原始?
地球上其他的大型高海拔湖泊,在其地质历史上,都被以前冰河时期的冰原所覆盖。当冰河时期结束时,这些大陆冰原覆盖着它们,冲刷着湖泊。
但贝加尔湖不是。在这些湖泊中独一无二的是,它的沉积物没有显示出有冰盖覆盖过的迹象。相反,深入钻探的核心沉积物(最早到达湖底是在20世纪90年代)显示了在近700万年的近代历史中气候是如何变化的。在贝加尔湖中发现了被称为天然气水合物的不同寻常的晶体固体,这使得贝加尔湖成为世界上唯一拥有这些晶体固体的封闭淡水湖。
湖沉积物中暴露的甲烷水合物的照片(a)和一个由机械臂持有的甲烷水合物碎片。(b)图中所示的地点位于贝加尔湖的中部地区,靠近圣彼得堡泥火山,深度1350米。

 楼主| 发表于 2020-9-8 21:31 | 显示全部楼层
贝加尔湖有多久了?
仅根据贝加尔湖的地质情况——但有水和沉积物研究的支持——贝加尔湖的年龄估计在2500万到3000万年之间。地球上很少有湖泊能存在超过1000万年(甚至只有5万年是可能存在的),贝加尔湖古老的证据是压倒性的。
其他非常古老的湖泊包括伊塞克-库尔湖和马拉开波湖,它们都是咸水湖而不是淡水湖,而且它们的年龄都不确定。哈萨克斯坦的扎伊山湖是唯一一个可能更古老的湖,大量证据表明它的历史可以追溯到白垩纪晚期,超过6500万年前。然而,它的确切年代仍有争议;贝加尔湖是最古老的湖,其年龄没有很大的不确定性。
贝加尔湖海豹是俄罗斯西伯利亚贝加尔湖特有的2000多种已知动物之一。它们是仅在地球淡水湖中发现的三种海豹之一。
贝加尔湖不仅是世界上最大、最深、最古老的湖,而且容纳了大约2000种地球上其他地方没有的独特已知物种。尽管贝加尔湖被联合国教科文组织列为世界遗产,但它的平均表面温度在过去50年里上升了1.5摄氏度。随着贝加尔湖的化学污染,这个独特的生态系统,保持了数百万年的原始状态,现在正在以前所未有的速度变化。
然而,也许贝加尔湖最引人注目的地方是它给我们提供了地球如何随时间进化的视角。在这里工作的地质过程,就是导致古盘古超大陆分裂并形成地球海洋的同一过程。也许,几亿年后,现在是贝加尔湖所在地的裂谷会变成一个与海洋相连的咸水体。从很多方面来看,它都是地球上最大的湖泊。

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