地殼生于此消亡于此，這里的山脈比安第斯山還長，這里的峽谷比珠穆朗瑪峰還高，這里是許多奇異生物的家園，這里還可能是地球生命的起源之所……但是，人類對這個神秘區(qū)域的了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于對遙遠(yuǎn)月球的了解。事實(shí)上，直到19世紀(jì)中葉，人類對海面以下幾十米的地方幾乎還一無所知。但自那以后，隨著海洋探測技術(shù)的不斷發(fā)展，人類的視野最終延伸到了水下上萬米處。本又介紹19世紀(jì)中葉以來海洋探測尤其是深海探測的一些重要發(fā)現(xiàn)。

1 潛入深淵

20世紀(jì)60年代，雅克-皮卡德乘坐“的里亞斯特號”下潛到“挑戰(zhàn)者深淵”，創(chuàng)下了人類到達(dá)海底最深處紀(jì)錄。

2 環(huán)球航行

1872年至1876年，懷韋爾·湯姆生率領(lǐng)“挑戰(zhàn)者號”進(jìn)行環(huán)球航行，證明了深海并非“不毛之地”。

3 為海底“畫像”

20世紀(jì)50年代，瑪麗-薩普和布魯斯·希森繪制出第一張世界海底地圖，其中記錄了此前不為人知的海底山脈。

4 尋找“泰坦尼克號”

1985年，羅伯特-巴拉德乘坐“阿爾又號”在海底3810米處尋找到“泰坦尼克號”沉船殘骸。

5 “砍伐”海底黑煙囪

1998年，約翰-德萊尼利用遙控機(jī)器人在海底熱液口最活躍的地方鋸倒黑煙囪，并把它們提升到海面。

①潛入深淵

20世紀(jì)60年代，雅克皮卡德乘坐“的里亞斯特號”下到“挑戰(zhàn)者深淵”，創(chuàng)下人類到達(dá)海底最深紀(jì)錄。

2009年5月，美國科學(xué)家宣布，由他們研制的深海潛水器“海神號”正在做最后的準(zhǔn)備，目標(biāo)是潛入馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者深淵”——太平洋最深的地亢也是地球上最深的地方，比珠穆朗瑪峰的高度還要多2000米。如果一切順利，“海神號”將成為拜訪地球最深處的第一個自動工具。不過，早在40多年前，另一艘深海潛水器——“的里亞斯特”已經(jīng)載著兩個人到過那里了：1960年1月，瑞士人雅克·皮卡德和美國海軍軍官唐納德·沃爾什駕駛這艘深海潛水器進(jìn)行了第一次也是最后一次“挑戰(zhàn)者深淵”的載入潛，他們到達(dá)的深度是——10916米，創(chuàng)下了迄今人類到達(dá)海底最深處紀(jì)錄。

雅克·皮卡德是世界深海海域探險(xiǎn)史上的一位傳奇人物，更為傳奇的是，他和他的父親奧古斯特·皮卡德都創(chuàng)造了當(dāng)時世界上最了不起的紀(jì)錄。奧古斯特·皮卡德于1931年和1932年兩次打破乘坐熱氣球飛上高空的紀(jì)錄，成為第一個飛上15000米高空的人；雅克·皮卡德于1999年3月乘熱氣球環(huán)球飛行，成為第一個駕駛熱氣球成功繞地球飛轉(zhuǎn)—周的人，而乘坐“的里亞斯特號”下潛到水下10916米，則使他成為到達(dá)地球表面最深處的人。父子兩人同時成為當(dāng)時世界E飛得最高和潛得最深的人。一位作家寫道，“他們最瘋狂的夢想是變成魚或變成鳥。很了不起的是，他們終于夢想成真?！?/p>

奧古斯特·皮卡德在乘熱氣球打破高空紀(jì)錄之后，又將制造熱氣球的浮力知識用于研制潛入水下的深海潛水器，當(dāng)時在日內(nèi)瓦大學(xué)教授經(jīng)濟(jì)學(xué)的雅克-皮卡德協(xié)助父親一起改進(jìn)潛水器的功能。1948年至1955年間，父子倆制造了三艘深海潛水器，分別到達(dá)1402米和3048米的海底。在成功的激勵下，年輕的雅克·皮卡德放棄了大學(xué)教學(xué)生涯，全力投入潛水器的研制和深海探險(xiǎn)事業(yè)中。

1958年，當(dāng)時正想方設(shè)法開發(fā)深海探險(xiǎn)潛水器的美國海軍買下了皮卡德父子設(shè)計(jì)的潛水器“的里亞斯特號”，并聘請雅克·皮卡德為顧問。為考察深海潛水器在沉船打撈和海上救助方面的戰(zhàn)略意義，“的里亞斯特號”經(jīng)美國海軍測試，已可下潛到7315米的深海，但皮卡德的目標(biāo)是要到達(dá)最深的海底。

1960年1月23日，皮卡德和美國海軍軍官唐納德·沃爾什乘坐“的里亞斯特號”開始挑戰(zhàn)世界最深處——馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者深淵”。深海潛水器上沒有攜帶任何科研設(shè)備，也沒有進(jìn)行任何科學(xué)實(shí)驗(yàn)，目的只有一個：證明人類能夠到達(dá)地球最深處。

下潛過程一路順利。但在到水下9848米深處時：潛水器在海冰的巨大壓力下發(fā)出了—聲巨大的爆裂聲(后來才知道是一塊19厘米厚的舷窗玻璃出現(xiàn)了輕微的裂痕)。皮卡德和沃爾什檢查了潛水器上的報(bào)警信號，發(fā)現(xiàn)沒有異常，于是繼續(xù)下沉。最終，“的里亞斯特號”在10916米的地方觸碰到了海底的“黃褐色軟泥”。整個下潛過程約5小時，但在海洋深處只待了20鐘。

在短短的20分鐘內(nèi)，皮卡德和沃爾什探索著這片人類此前從未到達(dá)過的、由沉積物構(gòu)成的平坦海底，看到了許多前所未見的深海魚類和蝦類。皮卡德說，“那趟旅行最有趣的發(fā)現(xiàn)是那些從潛水器舷窗外游過的魚類。令我們震驚的是，在那么深的海底，竟然還生活著一些相當(dāng)高級的海洋生命?！币恍┖Ｑ笊飳W(xué)家曾認(rèn)為，在海洋深處的巨大壓力下’沒有魚類和其他生物能夠生存下來，正是皮卡德在1萬多米的海底發(fā)現(xiàn)的那些鮮活的海洋生命，引起了全世界的普遍重視，并最終促成國際社會決定禁止人類向深海海溝中傾倒核廢料。

皮卡德一生設(shè)計(jì)建造了4艘潛水器，70多歲時還開著潛艇載著瑞士的中學(xué)生到湖底旅行，80歲時還繼續(xù)著深海潛水器的研究設(shè)計(jì)工作。2002年，皮卡德乘潛水器進(jìn)行了一生中最后一次深海探險(xiǎn)。

2008年11月1日。世界深海探險(xiǎn)史上的傳奇人物皮卡德病逝，享年86歲。

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水下潛水器圓了人類深潛之夢

對于人類來說。進(jìn)入深海是充滿風(fēng)險(xiǎn)的活動。海洋深處海水的巨大壓力是人類所難以承受的，壓力下的溶解氣體，比如氮，會對^體組織產(chǎn)生不利影響，所有這些都限制了人類下潛的深度和在水中的持續(xù)時間。20世紀(jì)40年代“水肺”(水中呼吸器)的發(fā)明，為科學(xué)家、水下攝影師和業(yè)余潛水愛好者打開了一層通往深海領(lǐng)域的大門。

1934年，美國海洋學(xué)者、探險(xiǎn)家威廉·貝比和工程師奧蒂斯·巴頓設(shè)計(jì)了一個潛水球——深海球形潛水器，他們乘坐它下潛到1000米的深處，成為能夠到達(dá)深海觀察海洋生命的最早的人。在下潛過程中，他們透過舷窗觀察海底景致，并通過電話將觀察結(jié)果報(bào)告給水面上的同摹。他們觀察到了能發(fā)光的水下生物。這種潛水方式在當(dāng)時是非常危險(xiǎn)的，假若纜繩斷裂，潛水球中的人將無法返回水面。

之后，由皮卡特父子設(shè)計(jì)的世界上第一艘深海潛水器解決了這一問題。深海潛水器是一個利用浮子原理保持浮力的耐壓球體，可以在深海中自由航行。1960年，雅克-皮卡德和美圖海軍軍官唐納德-沃爾什駕駛深海潛水器“的里亞斯特號”下潛到馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者深淵”。創(chuàng)下了人類歷史上最深的潛水紀(jì)錄，也是人類到達(dá)地表最深處的空前紀(jì)錄：10916米。

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下潛!下潛!再下潛!

海洋有多深7海洋動物、人類以及潛水器能下到海底多深處?請看下面的一些數(shù)字。

0米：從海面至200米為海洋光合作用帶。充足的陽光可以為海洋植物提供進(jìn)行光合作用的條件，大量滋生的海洋植物又為眾多海洋動物提供了豐富的食物。這里是海洋魚類最密集的區(qū)域。

67米：在到達(dá)這一深度時，裸潛者會產(chǎn)生氮中毒昏迷現(xiàn)象(也稱為“深海暈?！?，并因此失去判斷能力，導(dǎo)致丟棄潛水裝備等危險(xiǎn)行為。

170米：創(chuàng)造屏息潛水至這一深度紀(jì)錄的只有兩個人：奧德莉·梅斯特雷(2002年，她在這一深度因潛水裝備故障喪生)和她的丈夫皮平·費(fèi)拉斯。

200米：200米至1000米為海洋中層帶。在這一深度植物已無法進(jìn)行光合作用，生活在這里的海洋魚類主要為“守株待兔”式的捕食動物，它們通常都有很大的嘴巴和超強(qiáng)感光的視網(wǎng)膜。

308米：英國潛水員約翰一班尼特于2001年創(chuàng)下的戴水肺潛水最深紀(jì)錄。

500米：藍(lán)鯨的最大潛水深度。

600米：這一深度是海洋中聲信號傳播最快最遠(yuǎn)的區(qū)域，也是核動力潛艇的最大潛水深度。

1000米：1000米至4000米為海洋深層帶。光線無法到達(dá)這一深度，因此除了發(fā)冷光的熒光生物之外，這里一片漆黑。由于植物無法生長，這里的海洋生物以海洋上層掉落下來的殘?jiān)槠瑸樯?，包括死亡或垂死的魚類和浮游生物。

1200米：棱皮海龜?shù)淖畲鬂撍疃?。海洋的這一深度是太平洋睡鯊的活動范圍，最大的巨齒鯊(身長達(dá)8.5米)就是在這里被拍攝到的。

1580米：象海豹的最大潛水深度a

2500米，1977年在加拉帕戈斯群島附近海底發(fā)現(xiàn)的海底熱液口的深度。

3300米：抹香鯨的最大潛水深度。抹香鯨在水里發(fā)出高頻聲音，然后利用回聲在黑暗中確定獵物位置。

3790米：海洋的平均深度。

3810米：1985年由羅伯特-巴拉德率領(lǐng)的探險(xiǎn)隊(duì)在這一深度發(fā)現(xiàn)了“泰坦尼克號”沉船殘骸。

4000米：4000米至海底為海洋深淵帶。漆黑一片的海底沒有一絲光線，水溫接近零攝氏度，在幾乎可以壓碎一切的可怕的深海壓力下，只有少數(shù)海洋生物能夠生存下來，它們大部分都是沒有視力、擁有長長觸須的極微小的無脊椎動物，如小蝦、藍(lán)海星和小魷魚等。

4267米：1979年科學(xué)家在北極海域的這一深度發(fā)現(xiàn)了一種20厘米長的蝦，這是迄今為止人類發(fā)現(xiàn)北極深海生物的最大深度。

4500米：深海潛水器“阿爾文號”所到達(dá)的最大工作深度。

6000米：海溝和深海峽谷的深度。在巨大的海水壓力和極端溫度環(huán)境下，仍然有生命存在，特別是在海底熱液口附近，主要是無脊椎動物如海星等。這也是俄羅斯深海潛水器“米爾號”所能到達(dá)的最大工作深度。

8200米：英國探險(xiǎn)船“挑戰(zhàn)者號”于1875年測得的海洋最深處。測量方法是將測深繩放下到達(dá)海底。

8370米：發(fā)現(xiàn)深海魚類的海洋最深處紀(jì)錄。這是一種在波多黎各海溝采集到的被稱為神女底鼬的長形海魚。

10916米：人類所到達(dá)的海洋最深處。1960年1月23日，雅克·皮卡德和美國海軍軍官唐納德·沃爾什駕駛深海潛水器“的里亞斯特號”下潛到馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者深淵”，創(chuàng)下了人類最深潛水紀(jì)錄。1995年，日本的遠(yuǎn)程遙控?zé)o人深海探測器“海溝號”重新探測了這一海區(qū)，創(chuàng)造了無人駕駛深海探測器的探險(xiǎn)新記錄。

11034米：最深的海洋深度記錄，于1957年由蘇聯(lián)潛水器Vityaz測得。

②環(huán)球航行

1872年至1876年，懷韋爾·湯姆生率領(lǐng)“挑戰(zhàn)者號”進(jìn)行了—次環(huán)球航行，并證明了深海并非“不毛之地”。

當(dāng)皮卡德和沃爾什于1960年乘坐“的里亞斯特號”在海底10916米處著陸時，他們透過潛水器舷窗看到一條約長30厘米的比目魚在附近的海底游弋。他們還驚訝地發(fā)現(xiàn)，這只比目魚竟然有眼睛，而在這個深度陽光根本無法穿透(科學(xué)家后來對他們是否真的看到過一只魚存在爭議，許多科學(xué)家認(rèn)為他們看到的應(yīng)該是海參，一種常見的底棲海洋動物)。不管他們在海底看到了什么，人類那時候?qū)τ谏詈Ｉ锏恼J(rèn)識已經(jīng)大大擴(kuò)展，而在19世紀(jì)中葉以前，人們還普遍認(rèn)為，由于黑暗寒冷以及巨大的海水壓力，深海是一個沒有任何生命可以存活的“不毛之地”。

直到19世紀(jì)50至60年代，多種因素聚集在一起，情況才發(fā)生了變化。首先，隨著跨海電纜電報(bào)的發(fā)展，需要在各大陸之間鋪設(shè)海底電纜，要求準(zhǔn)確了解海底地形和性質(zhì)。其二，一些新信息表明，深海無生命的斷言可能是錯誤的。其三，達(dá)爾文在這一時期發(fā)表的物種起源理論有了許多擁護(hù)者，他們都認(rèn)為深海中可能有很多被稱為“活化石”的海洋生物。

英國倫敦大學(xué)的威廉·卡彭特教授和愛丁堡大學(xué)的懷韋爾·湯姆生教授曾經(jīng)也認(rèn)同深海無生命理論，但1868年至1870年的幾次沿英國海岸的短期航行令他們改變了原來的看法，開始相信大海深處也有生命存在。他們通過英國皇家學(xué)會向英國海軍部提議：派一艘裝備良好的船艦去探索未知的深海奧秘。令人驚訝的是，這一大膽提議競沒有遇到多少反對意見就被英國海軍部接受了。事實(shí)上，這時候提出這個建議恰逢其時，英國當(dāng)時正處于帝國霸權(quán)巔峰時期，需要大力發(fā)展海上事業(yè)。此外，盡管幾十年來英國海軍部水文局—直是當(dāng)時世界上最優(yōu)秀的海洋測量和海圖制作機(jī)構(gòu)，但對深海的了解卻非常有限，對于電報(bào)公司提出的深海地形問題—直無法作答。

英國軍艦“挑戰(zhàn)者號”被選定為科學(xué)考察船，人們對它進(jìn)行了大規(guī)模改裝：船上原有的大炮被拆卸，取而代之的是拖網(wǎng)、瓶罐、數(shù)百千米長的繩索，以及各種遠(yuǎn)航儀器設(shè)備和取樣器，船上還裝備了博物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

1872年12月，“挑戰(zhàn)者號”從英國樸茨茅斯出發(fā)。從來沒有一個國家進(jìn)行過像這樣的集物理、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)特別是深海生物學(xué)于一體的大規(guī)模海上科研探險(xiǎn)。湯姆生領(lǐng)導(dǎo)了這次探險(xiǎn)活動，船上共有6名科學(xué)家，另外有240名海軍士兵和23名官員。英國財(cái)政部為這次探險(xiǎn)撥款20萬英鎊(超過今天的1000萬英鎊)。

1873年2月15日，“挑戰(zhàn)者號”到達(dá)北非附近的加那利群島海域，這里的海水深度約為3500米，深海探險(xiǎn)正式開始。之后，“挑戰(zhàn)者號”調(diào)查了北美、南美、南非、澳大利亞、新西蘭、香港、日本以及大西洋和太平洋的許多群島。

每到一地，科學(xué)家和其他登陸人員廣泛收集動植物標(biāo)本，會見各式各樣的人物，從葡萄牙國王到日本天皇到此前不久才放棄食人習(xí)俗的斐濟(jì)當(dāng)?shù)赝林耍⑼ㄟ^文字和照片記錄這些事件。他們使用當(dāng)時剛出現(xiàn)的攝影技術(shù)拍攝的大量照片中包括有史以來第一張南極冰山照片，這些照片成為記錄19世紀(jì)后期科學(xué)探索歷史的重要證據(jù)。

不過，“挑戰(zhàn)者號”的主要工作還是在海上。在總計(jì)713天的海上航行中，工作人員測量水深，采集海底沉積物樣本，測量海洋表面、中部和底部不同深度的水溫，并對采集的水樣進(jìn)行化學(xué)分析?？茖W(xué)家用拖網(wǎng)拖過整個航行的海底，采集海洋生物樣品，還常用收集浮游生物的撈網(wǎng)采集海洋中層1500米左右處的海洋生物。他們對捕獲的海洋生物進(jìn)行分類、防腐處理、裝瓶、貼標(biāo)簽、儲存，并作好記錄。“挑戰(zhàn)者號”所取得的偉大成就之一就是在世界各地取得了大量深海和淺海海洋生物樣本。

“挑戰(zhàn)者號”所用的取樣器包括淺海拖網(wǎng)和深海拖網(wǎng)。用深海拖網(wǎng)取樣相當(dāng)困難，科學(xué)家大約在上午9點(diǎn)將拖網(wǎng)從船側(cè)沉到海底，到下午5點(diǎn)左右，再將拖網(wǎng)從海底快速拖上來。由于海水的巨大壓力，拖網(wǎng)往往會受到嚴(yán)重?fù)p壞，再加上當(dāng)時的取樣器在取樣后不能閉合，這一致命缺陷使許多海洋生物在入網(wǎng)后又漏了出去，以至令當(dāng)時的人們產(chǎn)生了一個錯誤印象，認(rèn)為深海海床都是千篇一律的貧脊荒涼，物種很少。直到一個世紀(jì)后，霍華德·桑德斯和羅伯特·赫斯勒使用了改進(jìn)后的取樣器，這才向世人展現(xiàn)了一個有著豐富底棲生物的海底世界。

盡管采集標(biāo)本的工作非常重要，但無休無止的收集、儲存、記錄以及編目確實(shí)非常單調(diào)乏味。當(dāng)最初的新奇感漸漸消失后，一些人在日記中記錄了他們的厭倦情緒。最終，有61名船員留在了經(jīng)過的各個港口。

“挑戰(zhàn)者號”用了近4年的時間環(huán)航全球，巡游了除印度洋之外的世界各大洋，到達(dá)了包括南極洲在內(nèi)的世界各大洲，總航程約127000千米，進(jìn)行了492次深海測深，探測了深達(dá)8200米的海底，進(jìn)行了133次海底撈網(wǎng)，151次海面拖網(wǎng)，263次系列水溫觀測，新發(fā)現(xiàn)4717種海洋生物?！疤魬?zhàn)者號”的許多重要發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代海洋學(xué)的基礎(chǔ)，標(biāo)志著現(xiàn)代海洋學(xué)的誕生。

1876年5月24日，“挑戰(zhàn)者號”回到英國，結(jié)束了此次海洋探險(xiǎn)。之后，湯姆生在愛丁堡成立了一個辦公室，專門負(fù)責(zé)整理此次遠(yuǎn)征收集到的各類樣本并寄發(fā)給各專業(yè)科學(xué)家，還負(fù)責(zé)監(jiān)督出版探險(xiǎn)報(bào)告。這些工作所花費(fèi)的時間比海上探險(xiǎn)的時間更長。1882年，湯姆生逝世，由約翰·穆里繼續(xù)完成剩下的工作。直到1895年，也就是此次遠(yuǎn)征結(jié)束19年后，整整50卷探險(xiǎn)報(bào)告才最終出齊，其中大部分描述了在深海和淺海發(fā)現(xiàn)的各種海洋生物。

“挑戰(zhàn)者號”的深海探險(xiǎn)活動被人稱為“繼15世紀(jì)、16世紀(jì)大發(fā)現(xiàn)以來，對我們這個星球的認(rèn)識的最偉大進(jìn)步”。

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尚待探索的深海奧秘

迄至今日，還有95％的世界海洋未被人類充分探索過，數(shù)量巨大的海底礁石、熱液口和火山還未被標(biāo)注在海圖上。以下是一些等待著科學(xué)家進(jìn)一步探索的深海海域。

菲尼克斯群島

坐飛機(jī)到斐濟(jì)，然后再坐5天海船，才能到達(dá)南部太平洋的這片小島。據(jù)說這里有著世界上最古老的珊瑚礁。

南太平洋的Lau海盆

這里是地球板塊活動頻繁的俯沖帶，地殼變動誕生了許多火山和海底熱液口，孕育了大量能適應(yīng)極端溫度和完全漆黑環(huán)境的深海生物，令生物學(xué)家大感興趣。

東南太平洋

東南太平洋的珊瑚礁已存在4.5億年，但沒有人知道它們?yōu)楹文苌孢@么久。生物學(xué)家想要弄明白的是，冷水珊瑚是如何在被拖網(wǎng)破壞之前在太平洋海底山脈生存下來的。

特立尼達(dá)島和多巴哥島

在這些島附近，石油不斷地從海底縫隙中汩汩流出。吸引了大量能分解石油并以石油為生的微生物。科學(xué)家想知道這些微生物有多古老，它們是在海底石油滲漏之前還是之后進(jìn)化成功的。

壹爾利－言布斯斷裂帶

查爾利－吉布斯斷裂帶位于地王求上最長的海底山脈——大西洋中脊的最深處，這里可以說是地球再生之地：地球地幔中熔融的巖石從斷層處噴涌而出，形成新的地殼。

斯科舍海和威德爾海

已有27個國家在南極建立了前哨考察站，但至今為止還未有人到過這些海區(qū)的海底?？茖W(xué)家認(rèn)為，探索斯科臺海和威德爾海的海底，有可能揭示超級大陸于1.8億年前分裂成世界各大陸之前的面貌。

安哥拉海盆和幾內(nèi)亞海盆

2008年，科學(xué)家在對納米比亞的一次考察中發(fā)現(xiàn)了一大批約400種新物種；而在其附近的安哥拉海盆和幾內(nèi)亞海盆地區(qū)，放下的捕網(wǎng)需要經(jīng)過13小時才能到達(dá)海底。科學(xué)家希望在這里發(fā)現(xiàn)更多的深海物種。

北極海洋

北極是人類在地球上探索最少的地區(qū)之一，但也是地球上最重要的地區(qū)之一。氣候變化對極地冰帽最先產(chǎn)生影響，因此對北極深海生物樣本的采集研究有助于對全球變暖災(zāi)難發(fā)出預(yù)謦。

里海

南部里海幾乎是一個未經(jīng)探索的地區(qū)，海洋學(xué)家希望對這里的天然氣滲出地區(qū)進(jìn)行探索。

馬達(dá)加斯加島

島嶼周圍海域里生活著許多海洋生物，藥物學(xué)家對其中分泌毒液的生物特別感興趣，希望能從中提取有醫(yī)學(xué)價值的化學(xué)物質(zhì)。

印度洋

印度洋的大部分海底部未經(jīng)勘察，但通過在海面上的探索活動，科學(xué)家知道沿海底山脈分布著大量壯觀的海底熱液口。

南海海溝

要想在地球地幔處鉆孔，對于海洋學(xué)家來說，其難度相當(dāng)于去月亮旅行。日本研究人員準(zhǔn)備在南海海溝深處進(jìn)行鉆探，以更好地了解地震活動和火山活動。

新西蘭

沒有人見到過活著的成年巨型魷魚，但研究人員認(rèn)為基維沿海的海底峽谷中可能生活著長達(dá)18米的魷魚，因?yàn)檫@里是冷水海洋和暖水海洋的交匯處，生活著大量的海洋生物，也是大型海洋捕食動物的出沒之地。

西南印度洋

每隔20萬年，地球磁場就會發(fā)生一次逆轉(zhuǎn)，但對西南印度洋地區(qū)的勘測數(shù)據(jù)表明，這里在過去3700萬年的漫長時期內(nèi)沒有發(fā)生過磁場逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。對該地區(qū)的研究將有助于破解地球磁極逆轉(zhuǎn)之謎。

羅德豪海山鏈、珊瑚礁和塔斯曼海

該海域的許多珊瑚礁都被環(huán)繞著的侵蝕火山所庇護(hù)。如果澳大利亞人擁有深海潛水器，他們就可以對這些受到火山保護(hù)的珊瑚礁進(jìn)行探索。

③為海底“畫像”

20世紀(jì)50年代，瑪麗·薩普和布魯斯·希森繪制了第一張世界海底地圖，其中記錄了以前不為人知的海底山脈。天，我們在任何一張海圖上都能看到蜿蜒橫穿世界各大洋的巨大海底山脈——洋中脊，以及沿這些山脈橫向分布的許多寬廣深邃的裂縫——海底峽谷(也被人們稱為地球上“永遠(yuǎn)無法愈合的傷痕”)。而這些海底山脈和峽谷的發(fā)現(xiàn)與一位女性工作者有很大關(guān)系，她就是瑪麗·薩普。

瑪麗·薩普出生于美國密歇根州，她的父親為美國農(nóng)業(yè)部繪制土壤分類地圖。1943年，薩普大學(xué)畢業(yè)，獲英語、音樂等學(xué)士學(xué)位，后又獲地質(zhì)學(xué)碩士學(xué)位和數(shù)學(xué)學(xué)位。

1948年，也就是雅克·皮卡德正準(zhǔn)備他的深海潛水器的首次下潛時，薩普來到紐約，在哥倫比亞大學(xué)的一個實(shí)驗(yàn)室里工作。

剛到紐約時，薩普還只是一名普通的繪圖員。在這里，她遇見了同事布魯斯·希森，開始了他們最早的合作——利用攝影數(shù)據(jù)尋找在第二次世界大戰(zhàn)中被擊落的飛機(jī)。1952年，他們開始繪制世界海底地形圖。為了繪制地圖，需要在不同的海域測量深度，然后再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地圖。在最初18年的合作中，由于當(dāng)時的傳統(tǒng)習(xí)俗不允許女性登船出海，所以每次都是希森登船出海收集數(shù)據(jù)，薩普則根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)繪制海圖。直到1965年以后，薩普才開始同希森一起出海遠(yuǎn)征。

在繪制大西洋海底地圖時，薩普發(fā)現(xiàn)了一些異常：大西洋北部海底似乎有兩列平行的山脈，二者之間隔著狹長的V字型山谷，這讓薩普聯(lián)想到了東非大裂谷。但是，在她向希森提出海底峽谷的猜想時，希森卻說：“不可能，它看起來太像大陸漂移了”在當(dāng)時，大陸漂移理論被大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家所反對。盡管這樣，薩普對大西洋海底峽谷的存在依然確信不疑。不久后，支持她的證據(jù)出現(xiàn)了一由其他人繪制的地震圖與她的海底峽谷地圖驚人地相似。這些地圖的重疊最終讓希森相信：薩普是正確的，海底峽谷的確存在。

自20世紀(jì)初發(fā)明回聲探測儀和聲納儀后，人們才得以看清楚海底的真面目。世界各大洋中都存在海底山脈，而且這些海底山脈首尾相接，總長度達(dá)到65000千米，最高峰達(dá)到4545米。由于大西洋的海底山脈位于大洋中部，所以科學(xué)家稱之為“洋中脊”。印度洋、北冰洋的海底山脈同樣位于大洋中部，所以也被叫做“洋中脊”。只有太平洋的海底山脈明顯偏向東側(cè)，所以被叫做“東太平洋海嶺”或“東太平洋海隆”。洋中脊是地球上最大的地質(zhì)特征。當(dāng)海底火山運(yùn)動把熾熱的巖漿從深層地幔擠壓出來時，就形成了新的地殼，這些地殼中的裂縫就是峽谷。

1957年，薩普和希森出版了他們繪制的第一張北大西洋自然地理圖。之后，他們與奧地利風(fēng)景畫家海因里?！へ愄m恩合作，于1977年出版了整個洋底地圖。薩普和希森發(fā)現(xiàn)洋中脊，為大陸漂移理論以及后來的板塊構(gòu)造理論鋪平了道路。

深海底就像藏在一個巨大的黑色毯子下面，它對于人類來說還是一個謎。只有少數(shù)的幸運(yùn)兒才有機(jī)會下到深海底直接觀察那里的情形。隨著回聲探測等新技術(shù)被應(yīng)用于海洋中測量水深和繪制分布圖，海底探測取得了重大突破?，F(xiàn)在人們已經(jīng)認(rèn)識到：海底并非想象中那么平坦，海底的地貌和人類居住的陸地十分相似，有遼闊的平原，有雄偉的高山。還有深邃的海溝與峽谷。位于太平洋的馬里亞納海溝深得讓人難以置信，如果把世界最高峰——珠穆朗瑪峰放進(jìn)去，都不會露出水面分毫。

海底的基本輪廓是這樣的：陸地從海岸向外延伸，是坡度不大、比較平坦的海底。這個地帶叫“大陸架”；再向外是相當(dāng)陡峭的斜坡，急劇向下直到3000米深，這個斜坡叫“大陸坡”；從大陸坡往下便是廣闊的大洋底部了。整個海洋面積中，大陸架和大陸坡占20％左右，大洋底部占80％左右。

大洋底部位于幾千米深處。洋底主要有深海平原、規(guī)模宏大的海底山脈和海底高原(比如在大西洋的中部洋底存在一條南北走向的海底巨型山脈，由于這條海底山脈的走向很像人體的脊椎。所以被定名為“大西洋中脊”)；還有一些孤立的海底火山以及巨大的珊瑚島礁等。大洋底部始終都在更新和成長，每年新生的洋底大約寬6厘米。

④尋找“泰坦尼克號”

1985年，羅伯特‘巴拉德乘坐“阿爾文號”利用聲納掃描設(shè)備在水下3810米處發(fā)現(xiàn)“泰坦尼克號”殘骸。

1985年9月，“泰坦尼克號”在沉沒64年后，其殘骸在水下3810米處被人發(fā)現(xiàn)?！疤┨鼓峥颂枴笔窃?921年4月14日在其處女航中撞上冰山沉沒沉沒的。盡管人們知道其位置大體是在加拿大紐芬蘭島東南方560米的大西洋中，但卻一直沒有能找到它。

“泰坦尼克號”的沉船的發(fā)現(xiàn)者是美國人羅伯特·巴拉德。

羅伯特·巴拉德是一位出色的海洋科學(xué)家，尤其在水下考古領(lǐng)域功勛卓著。巴拉德在圣地亞哥附近的太平洋海岸邊的海灘上長大，因?yàn)樽x了凡爾納的《海底兩萬里》而對水下探險(xiǎn)充滿興趣，并為深海潛水器“的里亞斯特號”在深海探險(xiǎn)方面所取得的成就所深深吸引。

1967年，巴拉德被美國海軍部任命為聯(lián)絡(luò)官，負(fù)責(zé)海軍研究辦公室和伍茲霍爾海洋學(xué)中心之間的聯(lián)絡(luò)工作。1970年，巴拉德在海軍部服役結(jié)束，此后就留在伍茲霍爾海洋學(xué)中心工作，并獲得了海洋地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)博士學(xué)位。1971年，巴拉德乘坐“阿爾文號”進(jìn)行了他的第一次潛水。從1973年開始，巴拉德對“泰坦尼克號”發(fā)生了興趣。

巴拉德—直希望能開發(fā)出最先進(jìn)的水下視覺成像技術(shù)，從而讓乘坐深海潛水器下潛到深海探險(xiǎn)成為歷史，其具體想法是在數(shù)千米以外的電纜終端配備各種高科技視頻設(shè)備，但這需要大量投資。為吸引資金，巴拉德決定以尋找“泰坦尼克號”作為達(dá)到目的的一種手段。

1977年，巴拉德領(lǐng)導(dǎo)了第一次尋找“泰坦尼克號”沉船的探險(xiǎn)，但無功而返。1985年，在美國海軍的財(cái)力支持下，巴拉德再次對“泰坦尼克號”失事的海域展開搜索，這次他使用了一種不同于以往的聲納掃描設(shè)備——“阿爾戈”。這種設(shè)備從外形上看有點(diǎn)像雪橇，上面載有電視攝像機(jī)，可以在離水面約4000米的海底拖行，而在水面工作船上的一個小艙室里可實(shí)時看到從海底傳輸回來的照片?！鞍柛辍辈煌５貋砘亍皰呤帯毖蟮?，科學(xué)家常常一連幾小時地盯著屏幕看。但是，他們在多數(shù)時間看到的都是高低起伏、泛著漣漪的無休無止的泥沙。

1985年9月1日清晨，海底出現(xiàn)了異常?？茖W(xué)家們驚訝地發(fā)現(xiàn)，一些人造物品殘骸出現(xiàn)在屏幕上。不一會兒，一個更大的物體進(jìn)入科學(xué)家的視線，這正是泰坦尼克號”的一個汽鍋。人們長期以來遍尋不著的“泰坦尼克號”終于現(xiàn)身了，它就靜靜地躺在海底3810米深處。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)它時，它的船體已經(jīng)裂成了兩半。

當(dāng)時在水面工作船上有一位著名的海洋繪圖藝術(shù)家，他回到岸上后立即對錄像資料和“阿爾戈”拍攝的數(shù)千張照片進(jìn)行整理，并參考“泰坦尼克號”沉沒之前的照片，繪制了沉沒在大西洋底的“泰坦尼克號”的圖片。

一年后的1986年7月12日，以巴拉德為首的約50名科學(xué)家重返“泰坦尼克號”發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場，這一次同他們一起來的還有深海潛水器“阿爾文號”和遙控水下機(jī)器人“小詹森”，水面工作船是“亞特蘭蒂斯II號”。

第二天一早，“阿爾文號”緩緩下潛，接近躺在水下的“泰坦尼克號”?！鞍栁奶枴鄙系某丝褪牵厚{駛員、副駕駛員和巴拉德。在兩個半小時的時間里，“阿爾文號”在水下越沉越深。在到達(dá)離海底約180米的地方，聲納設(shè)備無法工作了，“阿爾文號”只得憑推測和水面工作船的引導(dǎo)前進(jìn)。巴拉德知道，他們離“泰坦尼克號”已相當(dāng)接近，但這時“阿爾文號”發(fā)出電池即將用完的警報(bào)，這意味著他們在水底只能再待一小會兒時間了。突然，巴拉德看到了一大塊黑黢黢的東西，這正是“泰坦尼克號”巨大的船體?！疤┨鼓峥颂枴币呀?jīng)近在咫尺，可就在這時，電池幾近用完，“阿爾文號”被迫返回水面。

第三天，“阿爾文號”再次返回海底。當(dāng)“阿爾文號”緩緩接近“泰坦尼克號”時，出現(xiàn)在巴拉德眼前的一切令他驚訝不已。他的第—直覺是：“‘泰坦尼克號’正向我們走來?！钡凹?xì)察后他才發(fā)現(xiàn)，“泰坦尼克號”的船頭早已扎入海底的軟泥之中。

⑤“砍伐”海底黑煙囪

1998年，約翰·德萊尼利用遙控機(jī)器人在海底熱液口最活躍的地方鋸倒黑煙囪，然后把它們提升到海面。年，美國華盛頓大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家約翰·德萊尼著手做一件前人從未嘗試過的事情：從太平洋東北部的胡安·德富卡洋中脊上，鋸倒一個或多個海底黑煙囪，然后提升到水面。這是一個雄心勃勃的海洋探險(xiǎn)項(xiàng)目。胡安·德富卡洋中脊是華盛頓州西雅圖以西約320千米處的一條海底山脊。

對海底黑煙囪的探索始于1977年，那一年科學(xué)家取得了一系列驚人的發(fā)現(xiàn)：“阿爾文號”潛水器在加拉帕戈斯群島附近的海底巡游時發(fā)現(xiàn)了海底熱液口。海底熱液口是大洋底部的裂縫，海水在那里滲入洋底，與地殼下面熾熱的巖石接觸后成為滾燙的海底熱泉，從熱液口噴涌而出。在此之前，科學(xué)家只憑推測知道這些熱液噴口的存在。

海底熱液口現(xiàn)象支持了大陸漂移、海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造理論，而研究人員在偶然中還發(fā)現(xiàn)了完全出乎他們意料的東西：生活在漆黑海底的多種形態(tài)的生命。

生活在熱液噴口附近的巨大海水壓力和極端溫度條件下的海底生物，表面看起來似乎與我們所了解的一些海洋生物十分相像，如蚌、蛤、蟹和管蠕蟲等，但事實(shí)并非如此，這些在奇特環(huán)境中生存下來的奇特海底生物，與地球上其他大多數(shù)生命形式截然不同，它們所需要的能量不是來自于陽光，而是來自于地球內(nèi)部噴發(fā)出來的化學(xué)物質(zhì)。

自1977年在加拉帕戈斯群島附近海域發(fā)現(xiàn)海底熱液口后，科學(xué)家又相繼在其他一些地方發(fā)現(xiàn)了許多海底黑煙囪。這些海底熱液口之所以被稱為黑煙囪，是因?yàn)楹５谉嵋嚎谠趪姲l(fā)滾燙熱泉的同時，還噴發(fā)著含有礦物粒子的縷縷黑煙，礦物粒子的主要成分是硫化物，不斷噴射的黑色煙雨在熱液口附近沉積下來，形成高高的煙囪般的黑色石堆。海底黑煙囪就像微型火山一樣，處于不斷噴發(fā)狀態(tài)。噴發(fā)出來的物質(zhì)中含有硫化氫，海底硫細(xì)菌將這種化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)換成高端食物鏈動物的食物。海底黑煙囪及其周圍的海底生物的發(fā)現(xiàn)證明，深海底并非一片死寂，海底熱液口附近是許多海洋生物的理想家園。

科學(xué)家開始懷疑生命本身有可能起源于海底熱液口，或者至少是在一個類似的環(huán)境中誕生的。他們還進(jìn)一步猜測，在其他行星上或許也有類似的能夠孕育生命的環(huán)境，比如木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二上就有可能擁有適合生命存在的條件。當(dāng)然，要想搞清這些問題，必須對黑煙囪進(jìn)行深入的研究。但是，在深海底研究黑煙囪，其難度不亞于在火星上研究巖石。怎么辦?

德萊尼想出了一個主意：何不從海底弄一兩個黑煙囪上來?當(dāng)然，將黑煙囪帶到水面，含有化學(xué)物質(zhì)的高溫水流以及周圍環(huán)境中的生命形式會很快消失，但科學(xué)家仍然可以研究煙囪如何生長，液體如何流過，微生物在生命進(jìn)化中如何起作用。

德萊尼說服他的同事兼朋友、美國自然歷史博物館的地質(zhì)學(xué)家埃德蒙·馬茲和他一起進(jìn)行這次探險(xiǎn)活動，兩位科學(xué)家所在的機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了，合作。華盛頓大學(xué)的重點(diǎn)是研究和科學(xué)教育，而美國自然歷史博物館則準(zhǔn)備在其行星地球展廳展出一個黑煙囪，以幫助公眾更多地了解這種不同尋常的自然現(xiàn)象。

應(yīng)該到哪里去找黑煙囪呢?胡安·德富卡洋中脊的恩得沃段是迄今發(fā)現(xiàn)的熱液口系統(tǒng)最活躍的地方，那里至少有4個極大的高溫?zé)嵋簢姲l(fā)口區(qū)域，每個區(qū)域方圓約300米，整個黑煙囪“森林”上爬滿了管蠕蟲和蟹等海底生物。德萊尼曾于1991年在胡安·德富卡山脊上發(fā)現(xiàn)了世界上已知最大的黑煙囪，競有14層樓那么高。當(dāng)然，德萊尼他們想要獲取的黑煙囪樣本要小得多。

1998年6月25日，一艘海洋研究船從西雅圖出發(fā)，駛向恩得沃。這一次德萊尼沒有使用載人潛水器，而是一個遙控機(jī)器人——“ROPOS”(“海洋科學(xué)遙控操作平臺”的縮寫)，通過將“ROPOS'’與船舶連接在一起的電纜，可實(shí)時發(fā)送機(jī)載攝像裝置拍攝的圖像和其他數(shù)據(jù)資料。

“ROPOS”首先對黑煙囪進(jìn)行了觀察和拍攝。接下來，它用鋼絲纜繩將黑煙囪緊緊捆住，并用嵌有金剛石的液壓鏈鋸在黑煙囪的根部鋸出凹痕。就像在森林里伐木一樣，當(dāng)“ROPOS”退到安全地帶后，船上人員開動絞盤將黑煙囪提升到水面。

當(dāng)冒著騰騰蒸氣、高約3米的黑煙囪被弄到船上后，研究人員就用切割晶片的線狀鋸將其一切為二，其中一半放在美國自然歷史博物館里供人參觀，另一半則由微生物學(xué)家、流體化學(xué)家、礦物學(xué)家和海洋科學(xué)家共同組成的研究小組進(jìn)行研究。一共有4個黑煙囪被成功地提升到海面。

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海底奇景：“失落之城”合“洛基城堡”

“失落之城”是在大西洋洋中脊上較淺(水下700—800米)的海底發(fā)現(xiàn)的一處熱液區(qū)，是在2000年的一次海底探險(xiǎn)中被發(fā)現(xiàn)的。由于它正好位于名叫“亞特蘭蒂斯”的海底山脈之上，而這座海底山脈得名于傳說中沉入海底的文明古城亞特蘭蒂斯，所以被科學(xué)家命名為“失落之城”。2003年，“阿爾文號”重返“失落之城”，考察這一海底熱液區(qū)的化學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)。

“失落之城”熱液口不像其他熱液口那樣噴發(fā)含二氧化碳、硫化氫和其他金屬成分的火山氣體，而是向周圍水體釋放大量甲烷氣體和氫氣?！笆渲恰睙嵋嚎趪姵鰺嵋旱膒H值和溫度也與其他熱液口有很大的不同，具有強(qiáng)堿性，pH值為9至11，溫度為40至90攝氏度(比黑煙囪熱液口高達(dá)350攝氏度的溫度低得多)，熱液口周圍由碳酸鈣構(gòu)成的“白煙囪”最高達(dá)到近60米。這里孕育著與其他熱液口不同的生命形式。主要是各種小型無脊椎動物，如腹足類、雙殼類、多毛類和片腳類等，但沒有黑煙囪熱液口普遍存在的一些較大的海洋生物，如管蠕蟲和巨蛤等。

“洛基城堡”是中太平洋里的有名的由5個活動的黑煙囪聚集在一起形成的一個熱液區(qū)，是科學(xué)家于2008年7月在格陵蘭和挪威之間的大西洋洋中脊的海底(水下2350米)發(fā)現(xiàn)的，也是迄今在北極洋底發(fā)現(xiàn)的最大的熱液區(qū)。在發(fā)現(xiàn)這5個聚集在一起的熱液口時，科學(xué)家的感覺就像是進(jìn)入了童話故事里的奇異城堡，所以他們將其命名為“洛基城堡”(洛基是北歐神話里的火神)。

初步的探查表明，在“洛基城堡”周圍的溫暖水域里有著與其他熱液口不一樣的豐富多樣且獨(dú)特的微生物和熱液口生物群。

深海潛水器“阿爾文號”

今天。由于擁有了像“阿爾文號”這樣的一次可載3人的深海潛水器，科學(xué)家在深海底取得了更多振奮人心的發(fā)現(xiàn)。自1964年第—次下潛，“阿爾文號”的下潛次數(shù)已有4000多次，到達(dá)的最大深度為4500米。

“阿爾文號”重約仃噸，長約7米，配備有燈光照明，方便研究人員觀察漆黑一片的水下世界，船上配備有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)顯示和記錄系統(tǒng)、攝像裝置、高度計(jì)、旋轉(zhuǎn)羅盤、導(dǎo)航和跟蹤系統(tǒng)、聲納、水下電話、溫度傳感器、探熱儀、磁力計(jì)以及用于在漆黑深海采集樣本的易于操作的機(jī)械臂等，還可根據(jù)科學(xué)研究的需要，配備其他各種專門設(shè)備，當(dāng)然，這些設(shè)備都要經(jīng)過專門的測試，確定能夠承受海水壓力之后才能配備到“阿爾文號”上。

“阿爾文號”上有三個舷窗，分別為左舷、右舷和前部的觀察窗。錄像攝影設(shè)備安裝在船體外部，兩個液壓操縱臂分別可提起90千克重的東西，可向前伸展2米左右，其中一個機(jī)械臂比較靈巧，可承擔(dān)較為細(xì)致的任務(wù)，另一個則承擔(dān)較粗重的任務(wù)。

操縱器械配上沉積物取芯管和海水采樣器，可以幫助研究人員采集生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)樣本，各種電子傳感器可以被用來實(shí)時獲取周圍環(huán)境中的化學(xué)組成成分?jǐn)?shù)據(jù)，而在傳感器發(fā)明之前，研究人員不得不將水樣帶回地面上的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

就像航天飛機(jī)必須能夠承受外太空接近真空的環(huán)境一樣，“阿爾文號”也必須能夠承受海水的巨大壓力。雖然“阿爾文號”的生命支持系統(tǒng)可讓人在水下待72小時，但在正常情況下，其鈦臺金船身的承受能力只能在水下待10個小時。“阿爾文號”可穿行在崎嶇不平的海底，也可邀游在中部水域，進(jìn)行科學(xué)考察任務(wù)，并拍攝深海珍貴的圖片資料。

“阿爾文號”載著科研人員在深海進(jìn)行生物學(xué)、化學(xué)、地球化學(xué)和地球物理學(xué)方面的研究，承擔(dān)了許多科學(xué)考察任務(wù)，取得了許多重大發(fā)現(xiàn)，包括發(fā)現(xiàn)加拉帕戈斯群島附近太平洋洋底的巨大管狀螺蟲，以及大西洋底的“泰坦尼克號”沉船殘骸等。

2009年5月，美國科學(xué)家宣布，新型載人潛水器“海神號”將嘗試訪問“挑戰(zhàn)者深淵”。目前潛水最深的潛水器能到達(dá)6500米深的海底，可以讓科學(xué)家到達(dá)地球上95％的海底，而“海神號”的目標(biāo)是到達(dá)99％的海底?！疤魬?zhàn)者深淵”所在的馬里亞納海溝是太平洋板塊插入馬里亞納板塊下形成的，是世界上已知最大的地震隱沒帶，科學(xué)家認(rèn)為研究這些區(qū)域具有重大意義?！昂Ｉ裉枴闭Q生后，“阿爾文號”的命運(yùn)如何尚不可知，但它對深海探測所作出的巨大貢獻(xiàn)將永載史冊。

海洋探險(xiǎn)史

早期海洋探險(xiǎn)(1807-1865)

早期海洋探索包括對潮汐潮流的研究、海底采樣以及海水深度測量等。1834年，美國科學(xué)家本杰明，弗蘭克林的曾孫、美國聯(lián)邦政府海岸勘測局局長亞力山大‘達(dá)拉斯·巴赫繪制出第一張墨西哥灣流圖。

巴赫提出了有關(guān)墨西哥灣流的一些問題，比如：墨西哥灣流是恒定不變的還是隨著季節(jié)和風(fēng)向而發(fā)生變化的，附近海冰的多少是否會對其產(chǎn)生影響，如何識別墨西哥灣流，是根據(jù)海面或海下水溫、海底特征、海洋動植物獨(dú)特形態(tài)、氣象狀態(tài)，還是根據(jù)海水的含鹽度。墨西哥灣流的走向和速度如何，等等。巴赫認(rèn)為回答這些問題，需要確定海面和海下不同深度的水溫、海水深度、海底特征、灣流在海面和海底不同深度的走向和速度，以及海洋動植物生態(tài)情況。

突破性時代(1866-1922)

這一時代可分為兩個時期，1872年至1888年為海洋勘測活動時期，1889年至1922年為海洋生物多樣化調(diào)查時期。

1872年，歷時十多年的海洋探險(xiǎn)活動高潮期開始?！疤魬?zhàn)者號”1872年至1876年穿行在世界各大洋中。與“挑戰(zhàn)者號”探險(xiǎn)遠(yuǎn)征同樣重要的是，這一時期在海洋探險(xiǎn)方法和探測技術(shù)方面發(fā)生了一系列重大變革，其中最重要的是回聲測深儀的發(fā)明。

在19世紀(jì)海洋探險(xiǎn)中，海岸調(diào)查船“布萊克號’所作出的重大創(chuàng)新比其他任何船只都要多?！安疾丝颂枴迸鋫淞说谝慌_具有實(shí)際可操作性的回聲測深儀，并于1874年至1875年系統(tǒng)地測量了墨西哥灣的水深，繪制出第一張精確的現(xiàn)代海洋等深圖?！安既R克號’的另一個偉大發(fā)明是深水錨泊技術(shù)。最初人們泊船所使用的纜索都是麻繩，1885年，“布萊克號”開始使用錐形鋼絲纜索進(jìn)行深海泊船，以便進(jìn)行墨西哥灣流等海洋學(xué)研究。

1889年至1922年期間，深海探險(xiǎn)的重點(diǎn)是探索多類形態(tài)的海洋生物。19世紀(jì)80年代。著名的生物研究船“信天翁號”開始探索深海。它穿過北美哈德遜灣與大西洋間的拉布拉多半島到達(dá)南美洲南端的火地島，穿過太平洋東部進(jìn)入白令海，穿越東部的一些群島進(jìn)入亞洲的邊緣海，再往南直抵新西蘭，在探險(xiǎn)途中收集到數(shù)百種新的海洋物種。

在這一突破性年代里，還有其他許多有名的海洋探險(xiǎn)和科學(xué)研究活動。記錄“挑戰(zhàn)者號”海洋探險(xiǎn)活動的著作最終完成并出版；首次在空中利用風(fēng)箏和氣象氣球等方式觀察海洋；德國探險(xiǎn)船“瞪羚號”環(huán)航地球；美國船只“加利利號”和“卡內(nèi)基號”探測全球磁性，后者是第一艘專門設(shè)計(jì)用來研究地球物理學(xué)的研究船。

20世紀(jì)20年代初，海洋探險(xiǎn)突破性時期結(jié)束。各大洋盆的地形被繪制描述出來，在大洋深處發(fā)現(xiàn)了許多海洋生物，海洋環(huán)流模式被記錄下來，海洋和大氣之間相互關(guān)系的研究已具雛形。

“泰坦尼克號”于1921年4月14日觸冰山沉沒，這一悲劇性事件卻標(biāo)志著一個海洋探險(xiǎn)新時代的崛起，科學(xué)家開始以新的方式和途徑去探索海洋。

電子時代(1923-1945)

突破性時代結(jié)束于19世紀(jì)20年代初，新的電子時代的雛形從這里開始形成。這一時期在海洋探索技術(shù)上有許多重大發(fā)明。

1922年，美國軍艦“斯圖爾特號”裝備了由美國人設(shè)計(jì)的海斯回聲測深儀。在以后的幾年里，美國海岸和大地測量局的幾乎所有船只部裝備了回聲測深儀。

回聲測深儀的使用帶來了許多深海新發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)了大陸架下的一些主要峽谷，阿拉斯加海灣的許多海山，海底平頂山，海底斷層和破裂帶，由早期纜索測深法發(fā)現(xiàn)的阿留申海溝和波多黎各海溝也有了更明確的定義。

與此同時，無線電聲測距技術(shù)的發(fā)明，使人們對聲波在海水中的傳播有了更多的了解。這一技術(shù)促進(jìn)了遙感儀器在海洋學(xué)上的發(fā)展，無線電聲納浮標(biāo)和羅伯茨無線電海流測量儀由此誕生。

在這一時期的具有深遠(yuǎn)影響的發(fā)明還有深海水溫測量器，使用它可以在海洋各個不同深度連續(xù)測定水溫，它同今天的電導(dǎo)率溫度深度探測器一起代替了笨重的顛倒溫度表。

在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前的幾十年里，海洋學(xué)和地球物理學(xué)正處于萌芽期，而戰(zhàn)爭的爆發(fā)則給海洋學(xué)和地球物理學(xué)的大發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇，許多新的儀器被開發(fā)出來，先前開發(fā)出來的深海溫度測量器和經(jīng)過改進(jìn)的無線電聲納浮標(biāo)被廣泛運(yùn)用于水下戰(zhàn)爭中。第一臺早期深海照相機(jī)被研制出來，海底攝影成為地質(zhì)學(xué)和海洋學(xué)的一個重要探索工具。這一時期最重要的發(fā)明也許是因戰(zhàn)爭需要而從雷達(dá)系統(tǒng)衍生出來的電子導(dǎo)航系統(tǒng)，戰(zhàn)爭結(jié)束之后，英國和美國將電子導(dǎo)航系統(tǒng)用于水文勘測活動中。

電子時代(1946～1970)

這一時期海洋探險(xiǎn)的重要成果包括板塊構(gòu)造理論的形成、重要海洋探險(xiǎn)儀器的出現(xiàn)、海洋探險(xiǎn)的國際間合作，以及戰(zhàn)后海洋科學(xué)的發(fā)展。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，一種能測定自己位置的新型導(dǎo)航系統(tǒng)——近程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)取代了原來的無線電聲測距系統(tǒng)。電子位置指示器也是這一時期開發(fā)出來的重要航海儀器。

在這一時期，科學(xué)家利用新開發(fā)的海洋磁力計(jì)發(fā)現(xiàn)了大洋底下的磁條帶，根據(jù)這些磁力線可測定海床的形成年代，并對海底破裂帶和洋脊兩側(cè)的磁力線模式進(jìn)行比較。海床的可識別磁性圖成為板塊構(gòu)造學(xué)理論形成的一個重要因素。

20世紀(jì)50年代，科學(xué)家利用新發(fā)明的精密深度記錄儀發(fā)現(xiàn)了深海平原——地球上最平坦的地方。1959年，又發(fā)現(xiàn)了大西洋中脊的裂谷。大洋裂谷的發(fā)現(xiàn)讓人們對海底地震活動有了新的認(rèn)識，并成為邁向板塊構(gòu)造理論的一級重要的踏腳石。

20世紀(jì)60年代，海洋探險(xiǎn)的三大工具被開發(fā)出來。其一，深海拖曳儀器系統(tǒng)：可多角度地勘測深海環(huán)境，包括窄束回聲測深系統(tǒng)、側(cè)掃聲納系統(tǒng)、電視和攝像系統(tǒng)，以及各類傳感器和取樣設(shè)備。其二，多波束測深儀：可同時發(fā)射幾十束聲脈沖，測出垂直于船下的幾十個點(diǎn)的水深，—次可測試大面積的海底地形地貌。其三，載人科研潛水器“的里亞斯特號”和“阿爾文號”分別于1960年和1964年下水，開始了史無前例的海洋研究和探險(xiǎn)事業(yè)。

在過去的幾十年里，人類探索深海的步伐大大地加快了，各種新發(fā)明新技術(shù)的問世，激勵著人們潛入水底去探索、觀察、記錄和分析大海深處的奧秘。