近日,由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制的“海斗一號(hào)”全海深自主遙控潛水器載譽(yù)歸來(lái),在馬里亞納海溝實(shí)現(xiàn)4次萬(wàn)米下潛,最大下潛深度10907米,刷新中國(guó)潛水器最大下潛深度紀(jì)錄,眾人贊嘆“這是一個(gè)有‘深度的潛水器!”與此同時(shí),深??瓶家苍俣纫l(fā)關(guān)注。
深海,顧名思義,與淺海相對(duì)應(yīng),它包括海床、底土及上覆水體,是一個(gè)連接世界各大陸、具有復(fù)雜法律屬性的巨大空間。
深??瓶?,就是通過(guò)一定的技術(shù)手段和技術(shù)裝備,對(duì)深海的物理海洋、海洋生物、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)等自然屬性進(jìn)行科學(xué)調(diào)查,以獲得深海科學(xué)數(shù)據(jù)的過(guò)程。
那么,要下到多深才算深??瓶??
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員李新正表示,關(guān)于下到多深才算深??瓶嫉膯?wèn)題,在海洋地質(zhì)學(xué)、物理海洋學(xué)、海洋生物學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)等學(xué)科間一直沒(méi)有統(tǒng)一的說(shuō)法,200米、500米、1000米、2000米甚至50000米都曾被作為深海的標(biāo)志性深度。
以海洋生物學(xué)為例,由于海洋生物對(duì)水深比較敏感,不同深度生活著不同的生物群落,因此海洋生物學(xué)對(duì)水深的劃分比較具體。由美國(guó)科學(xué)家阿蘭·P·特魯希略和哈洛德·V·瑟曼所著的《海洋學(xué)導(dǎo)論》中指出:水深200~4000米為半深海帶,4000~6000米為深海帶,6000米以下為超深淵帶。因此,對(duì)于海洋生物科考來(lái)說(shuō),200米以下的科考就算作半深海考察,4000米以下算深??疾?。
深海蘊(yùn)藏著人類社會(huì)未來(lái)發(fā)展所需的戰(zhàn)略金屬、能源和生物資源,被譽(yù)為21世紀(jì)人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略“新疆域”。目前,確定有開(kāi)發(fā)價(jià)值或潛力的領(lǐng)域主要有深海礦產(chǎn)資源的勘探與開(kāi)發(fā)、深層海水的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、深海生物及基因產(chǎn)業(yè)、深海油氣資源的勘探與開(kāi)發(fā)等。
資料顯示,深海蘊(yùn)藏多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、海底熱液硫化物中鎳、鈷、錳、銅等含量是陸地的數(shù)十到數(shù)百倍。由于海底金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采與陸上相比成本更高,商業(yè)開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和潛力沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái),加之海底采礦需具有相當(dāng)高的技術(shù)水平,因此海底礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)尚屬于探測(cè)和試驗(yàn)階段。
深層海水與表面海水的溫度差還蘊(yùn)藏著巨大的能源資源。溫差能具有可再生、清潔、能量輸出波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn),樂(lè)觀估計(jì),全球海洋溫差能儲(chǔ)量的理論值為3×1016千瓦/年~9×1016千瓦/年。目前海洋溫差能利用技術(shù)已趨于成熟,正從小型試驗(yàn)研究,向大型商用化方向發(fā)展,全球已建成海水溫差能發(fā)電站8座(含試驗(yàn)或驗(yàn)證型發(fā)電系統(tǒng))。
另外,在深?;钴S著一些奇特的微生物,它們?cè)讵?dú)特的物理、化學(xué)和生態(tài)環(huán)境中,在高壓、劇變的溫度梯度、極微弱的光照條件和高濃度的有毒物質(zhì)包圍中,形成了極為獨(dú)特的生物結(jié)構(gòu)、代謝機(jī)制,它們體內(nèi)的各種活性物質(zhì)在醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域都將有廣泛的應(yīng)用前景。這些生物基因資源可能將在提高人類生活質(zhì)量、改善基因缺陷、根除癌癥等重大疾病方面發(fā)揮重要作用。
正因如此,深海科考有著非常重要的科學(xué)意義。李新正表示,人類通過(guò)深海科考,可以更深入地了解海洋的運(yùn)作方式、深海的奧秘,從而更好地利用和保護(hù)海洋資源。例如,了解深海洋流運(yùn)動(dòng)方式,可以更好地理解海氣相互作用從而更加準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)天氣和海況;了解深海生命現(xiàn)象,可以更好地追溯地球生命的發(fā)展歷史,更好地回答生命起源、演化等重大科學(xué)問(wèn)題;從深海生物中可以提取淺海生物沒(méi)有的生物活性物質(zhì),推動(dòng)生物制藥的進(jìn)步,為人類造福;了解海底地質(zhì)變化和洋殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)海底地震,讓海底礦藏開(kāi)采更有安全保障。
從古至今,人類從未停止過(guò)對(duì)海洋的探索。
有記錄的最早的深海生物科考是1818年英國(guó)在北極海域1464米處采集到1種棘皮動(dòng)物。
而開(kāi)啟現(xiàn)代科學(xué)海洋考察的則是1872~1876年的“挑戰(zhàn)者號(hào)”科考船遠(yuǎn)征。“挑戰(zhàn)者”號(hào)航行近7萬(wàn)海里(13萬(wàn)公里),總共進(jìn)行了492次深海探通、133次海底挖掘、151次開(kāi)闊水域拖網(wǎng)和263次連續(xù)水溫觀測(cè),并發(fā)現(xiàn)約4700種新的海洋生物?!疤魬?zhàn)者”號(hào)遠(yuǎn)征是人類史上第一次真正海洋巡航的科學(xué)考察。
20世紀(jì)20年代,人類開(kāi)始研制現(xiàn)代潛水器,向海洋更深處發(fā)起挑戰(zhàn)。1934年,美國(guó)潛水器潛入914米深度,是人類第一次在深海對(duì)生物進(jìn)行觀察。
20世紀(jì)60年代,以美國(guó)“阿爾文”號(hào)為代表的第二代潛水器得到發(fā)展?!鞍栁摹碧?hào)帶有動(dòng)力,還配置了水下攝影機(jī)、機(jī)械手等,下潛深度3658米。它曾經(jīng)在地中海850米深的海底找到了一顆遺失的氫彈,也成功地探索了沉睡多年的“泰坦尼克”號(hào),是世界上潛水次數(shù)最多的潛水器。
2012年12月,我國(guó)“蛟龍”號(hào)搭載3名潛航員在馬里亞納海溝下潛到7062米,創(chuàng)下同類型載人潛水器的最大潛深紀(jì)錄。
……
大洋鉆探計(jì)劃始于1966年。海底熱泉?jiǎng)t在1977年由約翰·科里斯和羅伯·巴拉德搭乘“阿爾文”號(hào)發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)70年代,科學(xué)家將大型電腦應(yīng)用于海洋科考,對(duì)海洋條件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并視其為整體環(huán)境變化預(yù)測(cè)的一部分,同時(shí)廣泛地設(shè)置海洋浮標(biāo),以取得更完整的觀測(cè)資料。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人類下潛深海還會(huì)遇到哪些挑戰(zhàn)呢?李新正說(shuō),主要還是要克服黑暗、動(dòng)力障礙、無(wú)法自然呼吸等帶來(lái)的心理壓力,以及隨時(shí)可能出現(xiàn)的洋流、海洋動(dòng)物、地質(zhì)變動(dòng)等帶來(lái)的危險(xiǎn)。
當(dāng)前,人類深??瓶及l(fā)展體現(xiàn)在深海高技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用,包括深海環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù),深水油氣、礦產(chǎn)、生物及其基因資源勘查和開(kāi)發(fā)技術(shù),深海運(yùn)載平臺(tái)和作業(yè)技術(shù)等。深海高技術(shù)是海洋開(kāi)發(fā)和海洋技術(shù)發(fā)展的最前沿和制高點(diǎn),是國(guó)家綜合實(shí)力的集中表現(xiàn),也是目前世界高科技發(fā)展的方向之一。