神秘海底世界的奥秘
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0:01 - 0:02我是一位海洋化学家。
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0:02 - 0:04我研究现代海洋的化学特性。
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0:04 - 0:07我也研究古代海洋的化学特性。
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0:07 - 0:09我研究古代海洋的方式,
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0:09 - 0:13是借助深海珊瑚的化石遗体。
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0:13 - 0:15各位可以在我的背后
看到这样一张图片。 -
0:15 - 0:20这是在南极洲附近,
海平面以下的数千米处采集的。 -
0:20 - 0:22所以这些珊瑚跟其它种类非常不同,
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0:22 - 0:26比如说你去热带度假的时候
有幸见到的一些。 -
0:26 - 0:27我希望我的演讲能够为大家
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0:27 - 0:30呈现一幅四维的海洋图像。
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0:30 - 0:33其中的两个维度,
正如这个漂亮的平面图, -
0:33 - 0:35描述了海平面的温度。
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0:35 - 0:39这张照片是卫星拍摄的,
所以有着极高的空间分辨率。 -
0:40 - 0:43照片的大致内容是相当容易理解的。
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0:43 - 0:46赤道地区比较温暖,
因为接受的日照很多。 -
0:46 - 0:49极地比较寒冷,
因为接受的日照较少。 -
0:49 - 0:52所以这就让南极洲的土地上
生成了巨大的冰盖, -
0:52 - 0:54同样还有北半球的顶部。
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0:54 - 0:58如果你深潜入大海里,
或者只是让脚趾头碰到海水, -
0:58 - 1:00你就会知道越深处越寒冷,
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1:00 - 1:04这主要是因为,
填充海底沟壑的深海海水 -
1:04 - 1:07是来自寒冷的极地地区,
而那里的水密度更大。 -
1:08 - 1:11如果我们让时光倒流两万年,
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1:11 - 1:13整个地球看上去非常不同。
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1:13 - 1:16我刚刚给你们看的是
其中一个巨大变化的漫画示意图, -
1:16 - 1:19那个时代的景象就像这样。
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1:19 - 1:20冰盖要比现在大很多。
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1:20 - 1:24它们覆盖了大面积的陆地,
而且延展到各大洋。 -
1:24 - 1:26海平面比现在低了120米。
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1:27 - 1:30二氧化碳[水平]比现在要低很多。
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1:30 - 1:34地球上的平均气温比现在
大概要低3到5摄氏度, -
1:34 - 1:37而且在极地地区要更加寒冷。
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1:38 - 1:39我想要研究清楚的东西,
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1:39 - 1:42也是我的同事们想要弄明白的东西,
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1:42 - 1:44就是我们如何从那种极端寒冷的气候
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1:44 - 1:48转变成现在我们所享受的
这种温暖气候的。 -
1:48 - 1:50对冰芯的研究告诉我们,
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1:50 - 1:53从寒冷气候到温暖气候的转变
并不是非常平缓的, -
1:53 - 1:58你们可以通过太阳辐射的
缓慢增加中推测出来。 -
1:58 - 2:01我们可以得出这种结论,
是因为如果你在冰盖上钻孔, -
2:01 - 2:05你可以发现按年份分层的冰,
就像这幅冰山的图片里。 -
2:05 - 2:07你可以看到那些蓝白相间的条纹。
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2:07 - 2:10气体被封闭在这些冰芯里,
所以我们可以据此测定二氧化碳。 -
2:10 - 2:13所以我们得知
以前的二氧化碳水平比现在要低。 -
2:13 - 2:15冰的化学组成同样可以告诉我们
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2:15 - 2:17极地地区的气温信息。
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2:17 - 2:21如果你从两万年前穿越到现代,
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2:21 - 2:23你会发现气温出现了增长。
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2:23 - 2:24它不是平缓地增长的。
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2:24 - 2:26有时候气温上升得非常迅速,
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2:26 - 2:28然后就稳定一段时间,
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2:28 - 2:29之后再次迅速上升。
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2:29 - 2:31气温在两极地区有些差异,
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2:31 - 2:34而且二氧化碳水平
也以这种跳跃方式增长。 -
2:35 - 2:38于是我们可以确定,
海洋与这些变化有着密切联系。 -
2:38 - 2:40海洋里储存着大量的碳元素,
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2:40 - 2:43比大气中的储量多了大约60倍。
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2:43 - 2:46海洋还有的作用,
就是跨赤道地区输送热量, -
2:46 - 2:50而且海洋里富含养分,
还提供了极高的初级产能。 -
2:50 - 2:53如果我们想要研究
深海世界里发生了什么, -
2:53 - 2:55我们真的需要潜入其中,
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2:55 - 2:56看看那里有什么,
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2:56 - 2:57并且开始努力探索。
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2:57 - 3:00这是采自海底山峰的
一些精彩镜头, -
3:00 - 3:03这个山峰位于赤道地区的公海,
而且远离大陆, -
3:03 - 3:06大概在大西洋底1,000米深处。
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3:06 - 3:09你们是最先欣赏到
这个地区的海底的一群人, -
3:09 - 3:10跟我的研究团队差不多。
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3:11 - 3:13你们可能看到的是一些新物种。
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3:13 - 3:14然而我们并不了解。
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3:14 - 3:18你得采集很多样本,
然后做非常繁琐的生物学分类。 -
3:18 - 3:20你可以看到这些美丽的
泡泡糖珊瑚。 -
3:20 - 3:22柔软的海星长在这些珊瑚上。
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3:22 - 3:25它们看起来就像珊瑚上
延伸出的触手一样。 -
3:25 - 3:28这些珊瑚由不同形式的碳酸钙组成,
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3:28 - 3:32在这个巨大的海底山峰的
玄武岩上茁壮生长, -
3:32 - 3:35那些颜色很黑的东西,
就是变成化石的珊瑚, -
3:35 - 3:37让我们回到过去,
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3:37 - 3:39更仔细聊聊这些珊瑚的故事。
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3:39 - 3:42要做时光旅行,
我们得租一条考察船, -
3:42 - 3:45这是詹姆斯·库克号,
一艘大洋级的调查船, -
3:45 - 3:46停泊在特纳里夫港口。
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3:46 - 3:47看上去很棒,对吧?
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3:48 - 3:49如果你不是个很好的海员,
你会觉得不错的。 -
3:50 - 3:52但是有时她看起来更像这样。
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3:52 - 3:55我们正在努力保证
珍贵的样品不丢失。 -
3:55 - 3:58每个人都手忙脚乱,
然后我也严重晕船, -
3:58 - 4:01所以说这不全是有趣的经历,
但是总体还是不错的。 -
4:01 - 4:04我们必须要成为很好的测绘师
才能做这个工作。 -
4:04 - 4:08你不可能在处处都找到
如此丰富的珊瑚储量。 -
4:08 - 4:11我们得走遍世界、潜入深海寻找,
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4:11 - 4:13但是我们必须得找到正确的地方。
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4:13 - 4:17我们刚刚看到一个世界地图,
上面重叠着我们去年的航线。 -
4:18 - 4:19那是一个为期七周的航程,
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4:19 - 4:21这就是我们自己做的地图,
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4:21 - 4:26在七周时间里,我们描绘了
大约75,000平方公里的海底地图, -
4:26 - 4:28但那也只是整个海底的微小部分。
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4:28 - 4:30我们自西向东航行,
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4:30 - 4:33穿过的一些海域,
在世界地图上没有任何特征可言, -
4:33 - 4:37但是这里的一些山峰
其实可以跟珠穆朗玛峰相提并论。 -
4:37 - 4:39我们在船上制作的地图,
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4:39 - 4:41大概有100米左右的分辨率,
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4:41 - 4:44这已经足够让我们
选定地址放置测绘仪器, -
4:44 - 4:45但是想要看得更清楚就不是很够。
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4:46 - 4:48为了使图像更清晰,
我们要操纵遥控的深潜器, -
4:48 - 4:50到距离海底5米左右的深处。
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4:51 - 4:54如果我们这么做,我们可以得到
海平面以下数千米处 -
4:54 - 4:56分辨率小至1米的高清图像。
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4:56 - 4:58这就是一台遥控深潜器,
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4:58 - 5:00科研级别的深潜器。
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5:00 - 5:03你可以在它顶部看到一排大灯。
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5:03 - 5:06上面还有高清摄影机、操纵臂,
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5:06 - 5:09还有各种小盒子、小零件
来收集海底样本。 -
5:09 - 5:13这是我们航程的第一次深潜,
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5:13 - 5:15机器潜到大洋深处。
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5:15 - 5:16我们让它尽快下潜,
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5:16 - 5:19使它不会受其它过往船只的影响。
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5:19 - 5:20我们不断下潜,
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5:20 - 5:23这就是你们可以看到的东西。
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5:23 - 5:26这些是大小达到数米的深海海绵。
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5:27 - 5:31这是个游动的海参——
其实是一个小的海底蛞蝓。 -
5:31 - 5:32这些是慢镜头。
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5:32 - 5:35我展示的大部分视频资料
都是加速播放的, -
5:35 - 5:37因为这些过程都耗时很长。
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5:37 - 5:40这也是一个漂亮的海参。
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5:41 - 5:44接下来你们看到的这个动物
是一个很大的惊喜。 -
5:44 - 5:46我从来没见过任何类似的东西,
这让我们所有人都震惊了。 -
5:46 - 5:50我们已经连续工作了15个小时,
都累得很不耐烦了, -
5:50 - 5:53突然这个巨大的海怪
缓缓从我们旁边游过。 -
5:53 - 5:57它叫做“火体虫”,
或者说是一种寄生性尾索动物。 -
5:57 - 5:59这可不是我们要找的东西。
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5:59 - 6:01我们在搜寻珊瑚,
深海里的珊瑚。 -
6:02 - 6:04你们过一会儿就会
看到一张珊瑚的照片。 -
6:05 - 6:07它很小,只有5厘米高。
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6:07 - 6:10它是由碳酸钙构成的,
你们可以看到它的触手, -
6:11 - 6:13在洋流之中摆动。
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6:13 - 6:16像这样的有机体
一般可以存活100年。 -
6:16 - 6:20在它生长过程中,
它从海洋中吸收化学成分。 -
6:20 - 6:22这些化学成分,
或是说化学成分的量, -
6:22 - 6:25取决于海水温度,还有pH值,
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6:25 - 6:26以及水中的养分。
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6:26 - 6:30如果我们可以理解
这些化学成分如何进入生物骨架, -
6:30 - 6:32我们就可以采集样本、回溯历史,
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6:32 - 6:35重现古代海洋的图景。
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6:35 - 6:39现在你们可以看到我们在用
抽真空系统收集那个珊瑚样本, -
6:39 - 6:41然后把样本放在容器里。
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6:41 - 6:43我应该补充一下,
我们可以做得非常仔细。 -
6:43 - 6:46这类有机体有些可以活得更长。
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6:46 - 6:50这是一种名叫“黑树”的黑角珊瑚,
在夏威夷海域500米深处找到, -
6:50 - 6:53照片是由我的同事
布兰登·洛克拍摄的。 -
6:53 - 6:55四千年可是很长的时间啊。
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6:55 - 6:58如果你从这种珊瑚中
摘取一段枝条,然后把它打磨, -
6:58 - 7:00这张图横向大约有100微米宽。
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7:01 - 7:03布兰登对这个珊瑚做了横切分析,
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7:03 - 7:05你们可以看到横向的标记,
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7:05 - 7:08他由此证明了这其实是珊瑚的年轮,
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7:08 - 7:10所以说即使在
海平面以下500米深处, -
7:10 - 7:13珊瑚可以记录季节的更替,
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7:13 - 7:15这其实是挺惊人的。
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7:15 - 7:18然而四千年不足以让我们
回到最后一个冰川极盛期。 -
7:18 - 7:20那么我们怎么办呢?
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7:20 - 7:22我们潜入海中寻找化石样本。
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7:22 - 7:25其实这就是为什么
我在研究团队里特别不受人欢迎。 -
7:25 - 7:26所以潜到海底,
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7:26 - 7:28到处都是巨大的鲨鱼,
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7:28 - 7:30还有火体虫、游动的海蛞蝓,
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7:30 - 7:32以及巨大的海绵,
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7:32 - 7:34但是我要求每个人都
潜到这死气沉沉的化石区, -
7:34 - 7:38然后花很长的时间
在海底铲来铲去。 -
7:38 - 7:41我们拾取所有的珊瑚样本,
把它们带回来,然后做分类。 -
7:41 - 7:44但是每一个样本都来自不同的时代,
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7:44 - 7:46如果我们可以知道它们有多古老,
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7:46 - 7:48然后我们去测定
其中的化学信号, -
7:48 - 7:50这就可以帮助我们
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7:50 - 7:52研究出古代海洋中
发生了怎样的事。 -
7:53 - 7:54请看左侧的照片,
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7:54 - 7:57我对珊瑚做了一份纵切片,
很仔细地打磨, -
7:57 - 7:59之后拍摄了光学影像。
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7:59 - 8:00在右侧的照片中,
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8:01 - 8:04我们提取了同一片珊瑚,
将它放进核反应堆, -
8:04 - 8:05诱发核裂变反应,
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8:05 - 8:06每一次都会产生一些衰减,
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8:06 - 8:08你可以在珊瑚中看到一些标记,
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8:08 - 8:10我们可以据此判断
铀元素的分布情况。 -
8:10 - 8:12我们为什么要这么做呢?
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8:12 - 8:14铀是一种很不被重视的元素,
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8:14 - 8:15但是我非常喜欢它。
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8:15 - 8:17这种衰减帮助我们研究出
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8:17 - 8:20海洋中何时发生了何事,
某种成分有多大的量。 -
8:20 - 8:21如果你们还记得我开头所讲的,
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8:21 - 8:24这就是我们思考气候问题时
想要进一步研究的东西。 -
8:24 - 8:27所以我们用激光去分析铀元素,
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8:27 - 8:29以及珊瑚中所含的,
铀的副产物钍元素, -
8:29 - 8:32由此我们得知这些化石的精确年龄。
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8:33 - 8:35这个漂亮的南极洋动画,
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8:35 - 8:38展现了我们如何利用这些珊瑚
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8:38 - 8:42来提取古代海洋的反馈信息。
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8:42 - 8:45这个由莱恩·阿伯纳西制作的动画中,
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8:45 - 8:47你们可以看到表面海水的密度分布。
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8:47 - 8:50这只是一年的数据,
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8:50 - 8:52但是各位已经可以看出
南极洋非常动态的变化。 -
8:52 - 8:56尤其是方框中的德雷克海峡,
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8:56 - 8:58这里洋流交汇非常强烈,
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8:58 - 9:01其实是世界上
最强的洋流之一。 -
9:01 - 9:03洋流从西到东穿过海峡。
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9:03 - 9:05洋流在此处汹涌地交汇,
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9:05 - 9:08因为它经过了那些
巨大的海底山峰, -
9:08 - 9:12这就让二氧化碳和热量
与大气进行交换。 -
9:12 - 9:16本质上,海洋系统
通过南极洋进行“呼吸”作用。 -
9:17 - 9:22我们在这个南极的海峡
来回穿行,采集珊瑚样本, -
9:22 - 9:25从我的铀元素年代测定结果,
我们得到了很惊人的结论: -
9:25 - 9:28从冰期到间冰期的过渡期,
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9:28 - 9:31这些珊瑚从南方迁移到了北方。
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9:31 - 9:32我们并不知道为什么,
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9:32 - 9:34但是我们认为这与
食物来源有一些关联, -
9:34 - 9:37或者是海水中的氧气含量。
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9:38 - 9:38所以讲到这儿,
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9:38 - 9:41我接下来要展示,
我们从南极洋的珊瑚中 -
9:41 - 9:43得出的有关气候的结论。
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9:43 - 9:46我们在海底山脉中游走,
我们采集了细小的珊瑚化石。 -
9:46 - 9:48这是我的图解。
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9:48 - 9:50在分析了珊瑚之后,
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9:50 - 9:52我们认为,在冰川期时,
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9:52 - 9:55南极洋的深处碳元素非常丰富,
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9:55 - 9:58并且一层低密度海水浮在大洋表面。
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9:58 - 10:01这就阻止了二氧化碳从海洋中逸出。
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10:02 - 10:04我们之后发现了一些
中等年龄的珊瑚, -
10:04 - 10:09它们告诉我们,洋流的激烈交汇
发生在气候过渡期的中段。 -
10:09 - 10:11这让深海中的碳元素得以逸出。
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10:12 - 10:15那么如果我们研究
更接近现代的珊瑚, -
10:15 - 10:18或者我们干脆马上就潜到海里,
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10:18 - 10:20然后研究珊瑚的化学成分,
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10:20 - 10:24我们可以看到现在是
二氧化碳进行进出交换的时代。 -
10:24 - 10:26所以这就是我们利用珊瑚化石
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10:26 - 10:28来研究环境变化的方法。
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10:30 - 10:32那么我给大家展示最后一张幻灯片。
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10:32 - 10:36这是从最开始我播放的视频中
截取的一张图片。 -
10:36 - 10:38这是一个异常美丽的珊瑚花园。
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10:38 - 10:41我们根本没有想象到
会发现如此之美的东西。 -
10:41 - 10:43这里有数千米深。
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10:43 - 10:44这里有全新的物种。
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10:44 - 10:46这就是一个美丽的圣地。
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10:46 - 10:48这其中有很多化石,
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10:48 - 10:50现在我教会大家
去欣赏这些化石珊瑚, -
10:50 - 10:52沉睡在海底深处。
-
10:52 - 10:55所以说下一次当你有幸飞过大洋时,
-
10:55 - 10:56或者是航行在海洋之上,
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10:56 - 10:59请各位记得——
海底世界有崇山峻岭, -
10:59 - 11:01无人领略过它的壮美,
-
11:01 - 11:02海底世界还有美丽的珊瑚。
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11:02 - 11:03谢谢各位。
-
11:03 - 11:05(掌声)
- Title:
- 神秘海底世界的奥秘
- Speaker:
- 劳拉·罗宾逊
- Description:
-
在海平面以下数百米的地方,劳拉·罗宾逊在仔细研究着绵延的海底山脉的悬崖峭壁。她在寻找着具有千年历史的珊瑚,将它们放在核反应堆中测试,以探究海洋是如何随着时间推移而演变的。通过学习地球的历史,罗宾逊希望能够找到一些线索,以预测未来可能发生的事。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:21
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