“海火”的由来怎么解释？海洋中也有淡水区吗？每天都有大量的海水消失于“无底洞”，形成了一股特别湍急的急流吗？茫茫大海中的“幽灵岛”为什么会忽而出现，忽而消失……
浩瀚无际的海洋，神秘的海底世界，忽隐忽现的岛屿，频繁沉船的百慕大三角，能使人长高的巨人岛，这些神秘的地方引起了人们强烈的好奇心，一代又一代的学者志士前赴奇特的海洋世界，探寻海洋的不为人知的秘密，岁月荏苒，一个又一个的谜团正逐渐被揭开！
“海火”之谜
海水发光的现象被称为“海火”，海火常常出现在地震或海啸前后。1976年7月28日唐山大地震的前一天晚上，秦皇岛、北戴河一带的海面上就曾发生过这种发光现象。
1933年3月3日凌晨，日本三陆海啸发生时，人们看到了更奇异的海火。波浪涌进时，浪头底下出现三四个像草帽般的圆形发光物，横排着前进，色泽青紫，光亮可以使人看到随波逐流的破船碎块。
“海火”是怎样产生的呢？一般认为是水里会发光的生物受到扰动而发光所致。如拉丁美洲大巴哈马岛的“火湖”由于繁殖着大量会发光的甲藻，每当夜晚，便会看到随着船桨的摆动，激起万点“火光”。现在已知会发光的生物种类还有许多细菌和放射性虫、水螅、水母、鞭毛虫以及一些甲壳类、多毛类等小动物。因此，人们推测，当海水受到地震或海啸的剧烈震荡时，便会刺激这些生物，使其发出异常的光亮。
然而，另一些研究者对此持有异议。他们提出，在狂风大浪的夜晚，海水也同样受到激烈的扰动，为什么却没有刺激这些发光生物，使之产生海火？他们认为海火是一种与地面上的“地光”相类似的发光现象。
不久前，美国学者对圆柱形的花岗岩、玄武岩、煤、大理石等多种岩石试样进行破裂试验。结果发现，当压力足够大时，这些样品便会爆炸性地碎裂，并在几毫秒内释放出一股电子流，激发周围的气体分子发出微弱的光亮。在实验中，他们还注意到，如果把样品放在水中，则碎裂时产生的电子流，也能使水面发出亮光。
不过，在海啸发生时，不像地震那样会发生大量的岩石爆裂（当然地震海啸除外）。那么，“海火”又是怎样产生的呢？
一些人认为，“海火”作为一种复杂的自然现象，很可能有着多种的成因机制，生物发光和岩石爆裂发光只是其中的两种可能机制。由不同机制产生的“海火”，有着什么不同的特征，目前尚是未解的谜题。
深海潜流之谜
在海洋的深处，有流量很大的潜流。
过去，科学界所知道的是在太平洋海面上从南纬20°到北纬20°的海域，也就是“南北赤道海流”范围内的海水都从东向西流动。但在北纬7.5°附近的海域里，有一股长1万多千米的带状狭窄赤道逆流形成，是从西向东流动的。这股逆流，在海面下深约100米的水层中，逐渐减弱消失。
1950年科学家汤森·克隆威尔新发现的赤道潜流，在海面下200米深处海流幅宽达300千米，而其在100米深处的流势最为强大，中心流速每秒可达150厘米。后来，这股海流被称为“克隆威尔逆流”。
“克隆威尔逆流”从西经92°到东经160°，总长为6500海里。它一般都在赤道海面下流动，有时也浮到海洋表面漂荡。
1955年，德国海洋学家卫斯特发现在接近南美沿海约几千米深的水层中，有一股流势特别惊人的巨大潜流。这股潜流在南大西洋巴西和阿根廷海域内，靠近南美大陆，于1500~4000米深处，幅度很小。
卫斯特已经测定，在巴西海域的海面下1500~4000米深水层中，它的流量比黑潮还大。奇怪的是，在对岸的非洲海域，却观察不到任何海流的迹象。
海洋里共有多少潜流、逆流以及它们的成因等问题，目前尚未找到答案。
大洋中尺度涡之谜
1958年，英国海洋学家斯罗华为了研究海流，研制了一种自由漂浮监测系统——“中性浮子”。利用这套系统对大西洋百慕大海域的底层海流进行测量。按照平常观测到的资料分析，湾流区域内的海流，应该是一支比较稳定而且是流速较为缓慢的海流。
可是，利用这套新系统获得的资料令科学家们大吃一惊：这里的海流比预想的快了10多倍，而且发现有的海流出现反向流动。同时，在一个多月的时间里，海流还显示出相当大的时间变化。这一发现，震惊了海洋科学界。
苏联和美国的学者对此大惑不解，先后派出考察队进行调查，结果完全一样。显然，用传统的风海流理论无法解释这种反常现象。
到了1973年，美国成功地发射了载人“天空实验室”航天器。利用这座航天器，宇航员们拍摄到了大西洋西部热带海域内的大涡旋。这个大涡旋纵横60~80千米。同时还发现，在大涡流海域，有较强的上升流，冷的海水从百米深处不断向上涌升。由于海底的营养物质被上升流带到海面，使得大涡流海域形成了一个绝好的渔场。
“天空实验室”还在其他大洋中发现了类似的中尺度涡流。例如，在南美洲的西海岸、澳大利亚东部和新西兰一带海域、非洲东海岸、印度洋西北海域和南中国海海域等，都能看到这种涡流存在。
这许多涡流，小的直径仅几十千米，大的直径达数百千米；存在的时间有长有短，时间短的十几天，长的达千年之久。这些涡流与大洋中的环流相比，虽然只是个局部，并不显著，但它与人们在近海能见到的小旋涡相比，就非常之大了。
所以，海洋科学家们称这种涡流为“中尺度涡”。大洋中尺度涡流的发现，改变了人们对海流形成机理的传统看法。它是近二三十年来人们对大洋环境的突破性认识。
大洋中尺度涡的旋转速度一般都很大，而且一面旋转，一面向前移动。它的移动方式很像台风（气旋或反气旋）。科学家估计，中尺度涡有巨大的动能，约占整个海洋流动能的80%以上。这个数字实在大得惊人。
台风带来的气候变化和灾难，尽人皆知，那么，大洋中尺度涡的出现，将给海洋带来哪些变化呢？它对海洋中的动物、植物是福是祸？这些问题还有待于科学家们去继续研究。
中尺度涡的发现，使传统的大洋海流理论受到挑战。由于海洋中中尺度涡的出现，大洋环流的动力结构完全改变了。假如中尺度涡也像大气中的气旋或反气旋那样，是由气压不稳定的因素所引起的，那么，大洋环流的动力有可能是由中尺度涡来维持的。这就从根本上修正了风生环流的观点。
令人困惑的深海沉积物
在我国，大约有1/7的土地是石灰岩。石灰岩经过漫长岁月弱酸性水的溶蚀，从而形成熔岩地貌（旧称喀斯特地貌），其最壮观的有我国广西桂林的峰林以及云南路南的石林。
据说，90%的石灰岩是由海洋中的有孔虫、放射虫、硅藻等浮游生物的遗骸（石灰质硬壳）沉积而成的。不过，其沉积速度相当慢，1000年只沉积10毫米左右。桂林峰林的石灰岩层厚达3000~5000米，其沉积时间大约花掉2亿年。其后，由于地壳变动慢慢隆起成陆地，又经过大自然千百万年的“雕刻”，从而形成了当今的奇峰异洞。
浮游生物遗骸的沉积速度虽然极慢，但它对古气候的研究却非常有用。因为从深海钻探得到的岩芯中的浮游生物的化石中，能够反映出从海底诞生时直到现在的地球的气候变化。而其中的某些信息，给古地磁的研究提供了珍贵的信息。即从沉积物中发现在过去的4000万年之间，地球磁极至少发生过140多次的逆转（地球南北磁极互换，其原因是个谜）。
近些年来，在古生物学家的研究中，发现“生物事件”（某一生物群的突然灭绝或出现）与地球磁极的逆转有着不可思议的关系。例如，已经证实有孔虫在过去的450万年间，灭绝8种，其中7种是在靠近地球磁极逆转期间发生的。同样的现象也在放射虫中被发现。那么，地球磁极逆转和生物事件有什么关系呢？
目前最有力的假说认为是不断降落到地球上的宇宙射线量的增加所导致的。一般认为，在磁极发生逆转时，地磁强度变成接近零的状态下，包围地球的磁屏蔽层——磁圈变得极弱，来自宇宙空间的射线不断大量降落在洋面上，从而使大量的浮游生物灭绝。由于90%的海洋生物生活栖息在浅海，如果浮游生物消失，把它们当食物的其他生物也无法生存而消失，从而引起食物链的大变异。
浮游生物还与地球温暖化有微妙的关系，即浮游生物能起到固定二氧化碳的作用。因为二氧化碳与氧化钙能形成石灰石，所以地球上约90%的二氧化碳被作为石灰石固定下来。如果浮游生物全部死亡，那固定二氧化碳的系统可能崩溃，大气中的二氧化碳浓度将上升，从而引起地球的温暖化。
现在，已经发现地球磁场有逐年不断变弱的倾向——2000年前是现在的1.5倍。如果照此下去，大约1300年后，地球磁场有消失的可能性。可是，我们人类的诞生只是3万~4万年的事，对磁场的消失没有经验，不知道它对人类及生物会带来什么影响。但在深海长眠的沉积物中，也许记录着这样的信息吧。
海洋微地震之谜
一种能在地震仪中接收到的暴发性干扰，就是海洋微地震。
这种暴发性干扰是由大量周期约为2~10秒的微小的地壳震动波群所组成的。微地震的一个明显特点是它常常伴随附近海洋风暴的出现而爆发。它所包含的波动频率则恰好是它所伴随的风暴激起的波浪频率的2倍，这就是所谓的“信频现象”。
此外，人们还观察到，当风暴由大陆吹向海洋时，这种微地震常能持续很久；反之，当由海洋吹向大陆时，一旦风暴登陆，它就很快减弱以致消失。
至于海洋微地震究竟是怎样产生的，人们曾作过许多猜测。有人认为这是海浪冲击海岸的结果，也有人想用波浪起伏施加在海底的压力发生变化来解释，但这些说法都不能解释前面说的信频现象。
地球物理学家斯科特、海洋学家迈克和流体力学家朗吉等人，在对微地震进行研究的过程中，经过复杂的计算发现，两列相同频率沿几乎相反方向行进的波浪相撞时，的确能产生一种向水中各个方向辐射的微弱声波。
它不是通常的驻波，也不随深度而衰减，而且它的频率很接近波浪频率的2倍。计算结果还表明，由于风暴会在广阔的洋面上掀起波涛，其中含有许多相反方向的波动成分。由所有这些成分相互作用所产生的合成声波的能量相当可观，足以激起微地震。
这种理论被称为非线性相互作用，它虽然能解释许多重要的现象，可是却不能解释为什么当风暴登陆后，海上波涛依然存在而微地震却很快平息的现象。因此，海洋微地震的发生依然是一个未解之谜。
大洋锰结核矿成因之谜
海底锰结核是由英国人首先发现的。由于锰结核矿大量存在于世界各大洋之中，是海洋中最有价值的矿产，所以进入20世纪70年代后，世界上许多有条件的海洋国家，投以巨资，对大洋锰结核矿进行调查，研究其开发的可能性。
尽管人们已经花了大量的人力和物力去研究海底的锰结核矿，然而大洋锰结核的成因之谜，仍未解开。科学家提出了种种成因假说，但是，每种假说都有其不够完善的地方。
关于锰结核成因问题的研究，主要是围绕着三个问题进行：什么是锰结核构成元素供给源？锰结核的沉积地点是怎样形成的？锰结核的生长机理是什么？
关于锰结核的金属供应源的问题，科学家提出四种方式：一是大陆或岛屿上岩石风化后分解出了金属离子，被风或是河流带入海洋；二是海底火山、海底风化和水溶液可以为锰结核提供所需的金属元素；三是海水本身是盐类溶液，它可能是最重要的金属元素供应源；四是宇宙尘埃等太空物质也能形成锰结核的元素供给源，尽管它的数量不大。
这些元素通过各种渠道和不同的搬运方式，来到具备形成锰结核的“核”上，经过漫长的岁月，最后形成大小不等的锰结核。
在研究这些金属元素的搬运方式上，科学家们没有多大的争议，大家都赞成是通过海水溶解后来到锰结核的“核”上的。
然而，科学家对锰结核的生长机理，却存在着较大的分歧。围绕着锰结核的生长机理，人们提出了种种的理论模式，概括起来主要有如下三种：
第一种为自生化学沉积假说，或者叫做接触氧化和沉淀说。这种观点认为，当海底的pH值增高时，氢氧化铁便会围绕一个核心进行沉淀，氢氧化铁的沉淀物可吸附锰离子，并且产生催化作用，促使二氧化锰不断生成。这种解释虽给人以启发，但是它仍有不完备的地方。
第二种假说是生物成因说。这种理论的根据是，用扫描电子显微镜观察锰结核的表面和内部细微构造时，发现结核的表面有很多由底栖微生物形成的空管和微窟窿，当其形成管子时，摄取了大量的微结核于壳内。
第三种假说是火山活动说。这种理论认为，火山爆发喷发出大量气体，在气体从熔岩中析出的过程中，伴随着大量的锰、铁、铜及其他微量金属。这些微量金属进入海水中后，沉淀出铁的含水氧化物，使锰和其他金属经过氧化富集、沉淀，形成锰结核矿。对于这种假说，有人提出：很多非火山活动海域内，也发现了大量的锰结核，这又该做何种解释呢？
海洋中的死水区
古代的航海家和探险家把大海中能牢牢“粘”住船只的水叫“死水”。挪威著名探险家南森就遇到过一次海水“粘”船的事。
1893年，挪威著名探险家南森驾驶“弗雷姆”号，开始了艰难的北极之行。8月29日，当船行驶到俄国喀拉海的太梅尔半岛沿岸时，突然不动了。船被海水“粘”住了！
顿时，船员们一片混乱，不知所措。毕竟是探险家，南森却没有一丝惊慌的表情，他拿出测量仪器，对这里的水深、水质以及分层的温度和盐度，一一作了测定。
不一会儿，海上刮起了风，“弗雷姆”号风满帆张，又开始移动。船员们欢呼雀跃，庆幸自己死里逃生。此时的南森仍在琢磨着，他发现，当船停在“死水”区不能挪动一步时，那里的海水是分层的，靠近海面是一层不深的淡水，下面才是咸咸的海水。他想，船被海水“粘”住的原因可能在此。
1896年8月15日，南森经历了千辛万苦之后，终于回到了挪威，他没有陶醉在一片恭维声中，而是请来了海洋学家埃克曼，共同探索“死水”的奥秘。最后，终于弄清了其中的道理。
原来，从上到下的海水密度是各不相同的，而且，密度的变化通常也不是渐进的，而是呈现出一种阶梯式的、跳跃式的状态，把海水分成一层一层的。
一般说来，温度高的海水密度小，温度低的海水密度大；盐度低的海水密度小，盐度高的海水密度大。如果一个海域里有两种密度的海水同时存在，那么，密度小的海水就会聚集在密度大的海水上面，使海水分层分布。这上下层之间形成一个屏障，叫“密度跃层”。
