引言

友恩-杰恩·萊恩、馬蒂亞斯·格林



海洋。遼闊而蔚藍的海洋（平均深度約為4000米）為不計其數(shù)的生命提供了賴以生存的家園。它能調(diào)節(jié)氣候，為人類提供一種交通方式，也是人類的食物來源和娛樂場所。海洋是一種極其重要的資源，對地球系統(tǒng)而言如此，對我們而言也是如此。短至幾秒鐘，長到數(shù)十億年，海洋隨時間不停變化著，是一種為我們所利用也被我們?yōu)E用的資源。在這本書中，我們將介紹海洋這一對于塑造地球和地球生命至關(guān)重要的系統(tǒng)。我們的地球是獨一無二的：它是太陽系中唯一一顆表面有液態(tài)水的行星（盡管火星和金星上都出現(xiàn)過海洋）。海洋之所以能存在于地球上，是因為地球與太陽的距離足夠遠、地球公轉(zhuǎn)的速度足夠快，海水不會結(jié)冰或沸騰。海水的特殊性質(zhì)讓地球能夠同時擁有兩極地區(qū)的海冰和靠近熱帶地區(qū)可供游泳的溫暖海水。地球上的海水，總體積13.5億立方千米，最有可能來自太空，經(jīng)由富含水冰的小型物體（類似于目前在地球和火星之間圍繞太陽公轉(zhuǎn)并撞擊地球的小行星）來到地球。地球上各種大小和形狀的海洋至少存在了38億年。

地球上生命的出現(xiàn)和進化最有可能發(fā)生在35億年前的海洋中。但如果海洋沒有存儲太陽熱量和鹽分的能力，如果沒有洋流在洋盆中流動以遠距離輸送并重新分配熱量、鹽分以及其他物質(zhì)，生命就不可能出現(xiàn)。海洋通過與大氣的相互作用來調(diào)節(jié)氣候，使遠離陸地、沒有生命的地區(qū)成為充滿生機的港灣。大型海洋環(huán)流系統(tǒng)受洋盆的形狀影響，而洋盆又受大規(guī)模地質(zhì)作用的控制。其他地質(zhì)過程則塑造了海灘和海岸線，而水下隆起、丘陵和山脈承載著豐富的生態(tài)系統(tǒng)，其中生存著各種大小、形狀和形式的生命，從微小的單細胞浮游生物到巨大的藍鯨，不一而足。在這樣一個相互聯(lián)系的系統(tǒng)中，要想理解某一種海洋過程，就必須理解其他的海洋過程。如果海洋真是地球生命的起源，或許我們在其他地方尋找生命時應(yīng)該把重點放在那些有海洋的行星上。

與此同時，我們運用一系列手段來探索海洋從在碼頭或坐著小艇用簡單的瓶子收集水樣，到由大型專用研究船部署的極度靈敏的儀器。系泊設(shè)備、潛水器、游泳機器人和最新地球軌道衛(wèi)星的探索周期從數(shù)周到數(shù)年不等，它們每秒不間斷地對海洋進行探測，收集到了許多有價值的數(shù)據(jù)。在計算機模型（與用于天氣預(yù)報的計算機模型類似）以及數(shù)學(xué)和物理理論的幫助下，我們可以窺見海洋的運行方式和海洋的未來。

目前看來，未來并不像我們希望的那樣光明。一方面，人類活動引起的氣候變化正威脅著海洋，導(dǎo)致海水迅速變暖；另一方面，為了阻止地球氣候變化加速，海洋吸收大氣中多余的二氧化碳并將其埋藏在最深處。隨著時間的推移，海冰融化、海平面上升、海洋酸化、塑料污染、生態(tài)系統(tǒng)變化及其對許多物種的威脅、水域的改變及其后果都變得越來越明顯。然而，在過去，在氣候發(fā)生變化的每個時代，總存在著贏家和輸家。當今這個時代也不例外：北極熊為了捕食努力尋找海冰，暖水物種正在往緯度更高的地區(qū)尋找新的家園，生活在北極的體型較小的浮游植物開始與體型較大的單細胞生物競爭。

為了幫助讀者了解海洋，同時為介紹海洋研究領(lǐng)域的重要引路人，我們一共匯集了來自海洋學(xué)界的50篇短文，每篇短文自成一個主題，每個主題包含3秒鐘沖浪（關(guān)鍵概念）、30秒探索神秘的海洋（海洋信息）以及3分鐘探索（認知拓展）。這些主題被分為不同的章節(jié)，海洋基礎(chǔ)知識是全書的開篇，解釋了海洋的基本特征以及眾所周知的海洋現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的。從陸架邊緣海到深海再到極地，海洋自然地理將帶你游覽構(gòu)成全球海洋的不同類型的水體。接下來，海洋、天氣與氣候?qū)⑸钊胩接懞Ｑ髮�氣候變化的反�?yīng)，以及海洋如何決定天氣和氣候。從最小的微生物到地球上現(xiàn)存最大的哺乳動物，活力海洋將介紹各種海洋棲息地和以海洋為家的生物。海洋探索、觀察與預(yù)測將詳細介紹過去和現(xiàn)在我們探索海洋的情況，以及這些探測如何幫助我們使用最先進的技術(shù)更好地預(yù)測未來的海洋和氣候。從塑料到人工照明，海洋污染將討論人類對海洋的影響。最后，地球演化與地外海洋將從更長遠的地質(zhì)時間視角來觀察海洋地質(zhì)和其他行星上的潛在生命。

通過了解如何更好地管理我們的海洋，以及它們?nèi)绾卧跍p緩氣候變化方面發(fā)揮作用，我們希望能夠獲得勝利，不僅是為我們自己，也是為了我們的地球。