圖為“蛟龍”號載人深潛器。

習近平總書(shū)記強調，要進(jìn)一步關(guān)心海洋、認識海洋、經(jīng)略海洋，推動(dòng)我國海洋強國建設不斷取得新成就。

伴隨深海探測技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)深入認識深海的時(shí)代正在來(lái)臨。500年前達·芬奇設計潛水服、150年前凡爾納寫(xiě)《海底兩萬(wàn)里》，當時(shí)的科學(xué)幻想如今正在成為現實(shí)。

從科學(xué)角度看，探索深海能夠幫助人類(lèi)深入了解海洋的奧秘、地球的奧秘。水深超過(guò)2000米的深海，占據地球表面的3/5，無(wú)論溫室氣體排放的歸宿，還是氣候長(cháng)期變化的源頭，都要追溯到海水深層。不僅如此，海底是距離地球內部最近的地方：大陸地殼平均35公里厚，大洋地殼則為7公里。揭示板塊運動(dòng)的規律、窺探地球內部的真相，也要到深海底部進(jìn)行探索。

從經(jīng)濟角度看，深海蘊藏著(zhù)豐富的礦產(chǎn)、油氣和生物資源。目前，海洋石油產(chǎn)量占世界石油產(chǎn)量的30%，高居世界海洋經(jīng)濟首位，其中發(fā)展最快的是深水油田。近年來(lái)全球重大油氣發(fā)現，70%來(lái)自水深超過(guò)1000米的水域。海底有待開(kāi)發(fā)的資源非常豐富，現在還只是起步階段。比如海底的微生物新陳代謝極其緩慢，生殖周期在千年以上，但人類(lèi)尚不知如何利用其“長(cháng)壽基因”；太平洋一片深海黏土所含的稀土元素可供人類(lèi)使用幾十年，但開(kāi)采利用技術(shù)尚待研發(fā)。

深潛、深鉆、深網(wǎng)是當今探索深海奧秘的三大手段，即深潛科學(xué)考察、國際大洋鉆探和國家海底科學(xué)觀(guān)測網(wǎng)建設。深潛是直觀(guān)的深海探索，但在空間和時(shí)間上都存在局限性。深潛最深只能到海底，從海底往下得靠鉆探，這就是深鉆；深潛的運行時(shí)間只能以小時(shí)計，想要長(cháng)期連續觀(guān)測就得將傳感器放到海底，聯(lián)網(wǎng)觀(guān)測，這就是深網(wǎng)。深潛、深鉆和深網(wǎng)，共同擔起深海探索的技術(shù)重任。目前，我國已建立起“三深”格局，深?？瓶歼M(jìn)入快速發(fā)展期。

深潛：深海探索的尖兵

明代《天工開(kāi)物》中就有關(guān)于潛水的記載：屏住一口氣潛入海底“沒(méi)水采珠”。但是海水每加深10米就增加一個(gè)大氣壓，深海下潛只能在某種容器里進(jìn)行。

20世紀晚期，人類(lèi)在克服地心引力進(jìn)入太空的同時(shí)，也頂住水柱壓力進(jìn)入深水海底。經(jīng)過(guò)潛水鐘、潛水球的試探，1960年，“的里亞斯特”號深潛器下潛到太平洋馬里亞納海溝水深10916米的海底，將兩個(gè)人首次送入地球表面的最深處。經(jīng)過(guò)幾十年的探索，現在的深潛器已經(jīng)發(fā)展為作業(yè)型，配有動(dòng)力系統和各種取樣設施，成為深海探索的尖兵，其突出貢獻是1979年在東太平洋發(fā)現黑煙囪熱液系統。上世紀80年代，美國、法國、蘇聯(lián)、日本分別建造了載人深潛器，最深可以潛入6500米。

我國深?？萍计鸩捷^晚但發(fā)展迅速。2012年，“蛟龍”號載人深潛器下潛至7062米，創(chuàng )世界同類(lèi)作業(yè)型潛水器最大下潛深度紀錄。2017年，4500米型的“深海勇士”號載人深潛器正式投入使用，國產(chǎn)自主率超過(guò)95%。目前，萬(wàn)米級全水深的載人深潛器已經(jīng)處于試驗階段，我國正邁向國際深潛設施制造前列。正是通過(guò)載人深潛，我國在南海發(fā)現了海山上成片的多金屬結核、古熱液區和冷水珊瑚林，在西南印度洋勘查了金屬硫化物礦點(diǎn)。

隨著(zhù)自動(dòng)化和人工智能的發(fā)展，探索深海也可以不用人類(lèi)親身下潛。上世紀70年代以來(lái)迅速發(fā)展的非載人深潛器，同樣可以進(jìn)行許多項目的科學(xué)探索，而且具有成本低、效率高的優(yōu)勢。世界上載人深潛器為數稀少，無(wú)人遙控潛水器則已廣泛使用。由于有臍帶纜和母船連接，遙控潛水器有充足的能源保障，不僅可用于長(cháng)時(shí)間的科研考察，更是當前水下工程作業(yè)的主力。我國70年代末開(kāi)始研制非載人深潛器，進(jìn)展迅速，“海馬”號4500米級遙控潛水器、“潛龍”號無(wú)人無(wú)纜自主潛水器、“海龍”號無(wú)人有纜潛水器等，正在壯大著(zhù)我國深潛器的陣營(yíng)。

深鉆：窺探地球內部奧秘

“三深”中規模最大、需要國際合作進(jìn)行的，是國際大洋鉆探計劃的深鉆。國際大洋鉆探計劃從1968年開(kāi)始，是由20多個(gè)國家共同參加的科學(xué)探索計劃，其任務(wù)是探索深海底下的地球內部，是國際科學(xué)界為時(shí)最久、影響最大的合作計劃。

大洋鉆探由于技術(shù)要求高、經(jīng)費投入大，必須依靠國際合作。大洋鉆探每?jì)蓚€(gè)月執行一個(gè)鉆探航次，每個(gè)航次采用的都是最先進(jìn)的鉆探船，科技含量極高。半個(gè)世紀來(lái)，大洋鉆探在世界大洋鉆井4000多口，取回巖芯40多萬(wàn)米，從多方面加深了人類(lèi)對地球的認識。比如70年代的大洋鉆探，證實(shí)了地球構造運動(dòng)的板塊學(xué)說(shuō)，找到了氣候長(cháng)期變化的軌道驅動(dòng)；后來(lái)的鉆探又發(fā)現了海底的天然氣水合物，以及地殼里微生物構成的“深部生物圈”。大洋鉆探始終引領(lǐng)著(zhù)國際地球科學(xué)的發(fā)展。

我國是大洋鉆探的新兵，1998年方才參加，但在1999年就成功實(shí)施了南海第一次大洋鉆探，探索季風(fēng)氣候演變的歷史。2014至2018年間，我國又接連完成三個(gè)半鉆探航次，揭示了南海海盆張裂、海底擴張的歷史，使南海成為深部過(guò)程研究程度最高的邊緣海。重要的是，所有這些航次都是在中國科學(xué)家提議、設計和共同主持下實(shí)施的。

深網(wǎng)：把“氣象站”和“實(shí)驗室”建在海底

世界海洋科學(xué)正在轉型：從海面船只的短暫測量，轉為海洋內部的長(cháng)期觀(guān)測。長(cháng)久以來(lái)，人類(lèi)主要從海洋外部觀(guān)察海洋，而許多深?，F象只有通過(guò)對海洋內部的長(cháng)期觀(guān)測才能發(fā)現。比如海洋災害的預警，在最需要觀(guān)測的時(shí)候，船只卻無(wú)法抵近。90年代起，國際海洋界開(kāi)始將傳感器放到海底，再用光電纜接到岸上傳送能量和信息。這樣建成的海底觀(guān)測網(wǎng)可以不間斷地進(jìn)行長(cháng)期現場(chǎng)觀(guān)測，無(wú)論有臺風(fēng)還是地震都可以連續運作，將深海的現場(chǎng)數據實(shí)時(shí)送到實(shí)驗室。

進(jìn)入新世紀，發(fā)達國家掀起了建設海底觀(guān)測網(wǎng)的熱潮。2009年，加拿大“海王星”觀(guān)測網(wǎng)率先建成，水深3000米、纜線(xiàn)長(cháng)800公里；2015年，日本建成S—Net網(wǎng)，從本州島連到太平洋8000米水深的日本海溝，布設150個(gè)監測站、纜線(xiàn)總長(cháng)5700公里，號稱(chēng)世界最大的地震監測網(wǎng)；2016年，美國OOI海底觀(guān)測系統正式建成，包含區域網(wǎng)、近岸網(wǎng)、全球網(wǎng)三大系統，設置900多個(gè)探頭對美國岸外進(jìn)行多學(xué)科的海底觀(guān)測；此外，歐盟14個(gè)國家參加的EMSO計劃，從地中海直到北冰洋都將布設海底觀(guān)測網(wǎng)。

海底觀(guān)測網(wǎng)相當于在海底建立“氣象站”和“實(shí)驗室”，極大提升海洋觀(guān)測能力，標志著(zhù)新一代海洋科學(xué)的建立。從應用上講，海底觀(guān)測網(wǎng)是預警地震海嘯最為有效的手段。世界上85%的火山在海底，布設海底裝置能夠實(shí)時(shí)監測火山爆發(fā)，將來(lái)或能對海底火山爆發(fā)作“現場(chǎng)直播”。

我國從2005年起開(kāi)始推進(jìn)海底觀(guān)測網(wǎng)的建設，2009年建設近岸的實(shí)驗觀(guān)測站。此后，又在南海北部進(jìn)行了大量深水海流和沉積過(guò)程的長(cháng)期觀(guān)測。2017年，我國國家海底科學(xué)觀(guān)測網(wǎng)正式被批復建立，將在我國東海和南海分別建立海底科學(xué)觀(guān)測系統，從海底向海面進(jìn)行全天候、實(shí)時(shí)和高分辨率的多界面立體綜合觀(guān)測。

近10年來(lái)，建設中的海底科學(xué)觀(guān)測網(wǎng)除了光纜聯(lián)網(wǎng)的設備外，還有著(zhù)大量無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的活動(dòng)觀(guān)測平臺，包括自主水下航行器、水下滑翔機、海底爬行車(chē)等。

由于深海開(kāi)發(fā)尚處起步階段，在取得成功的同時(shí)，也時(shí)有災難發(fā)生。2010年，墨西哥灣一口創(chuàng )紀錄的深水油井打開(kāi)了大油田，但是鉆井平臺爆炸導致在接下來(lái)的5個(gè)月里，50萬(wàn)立方米的原油漏入墨西哥灣，造成史上最嚴重的海上事故。進(jìn)入深海不僅要防止災害，還要關(guān)注環(huán)境保護。深海的特點(diǎn)在于連通性強，而且有大量的“慢過(guò)程”，深水珊瑚上千年才長(cháng)一株，多金屬結核百萬(wàn)年才長(cháng)幾厘米。污染物質(zhì)的排放或者生態(tài)環(huán)境的破壞，后果要比在陸地嚴重得多。人類(lèi)在深海面前還是個(gè)小學(xué)生，當前的首要任務(wù)是發(fā)展深?？萍?，決不能帶著(zhù)“淘金”的狂熱去開(kāi)發(fā)深海。開(kāi)發(fā)深海，大量技術(shù)上的新挑戰還在前面。

深海開(kāi)發(fā)是面向未來(lái)的事業(yè)。如果說(shuō)16世紀的“地理大發(fā)現”是人類(lèi)在橫向上進(jìn)入海洋，21世紀將是人類(lèi)在垂向上進(jìn)入海洋。深潛、深鉆、深網(wǎng)，深耕藍色國土，建設海洋強國，我國海洋事業(yè)正在向海洋深處挺進(jìn)，期待中國科學(xué)家為人類(lèi)海洋事業(yè)做出更大貢獻。

(作者為同濟大學(xué)教授、中國科學(xué)院院士)

推薦讀物：

1.《深海淺說(shuō)》：汪品先著(zhù)；上?？萍冀逃霭嫔绯霭?。

2.《搏擊滄海：地學(xué)革命風(fēng)云錄》：許靖華著(zhù)；地質(zhì)出版社出版。

3.《深海探險簡(jiǎn)史》：R.D.巴拉德著(zhù)；上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版。

《 人民日報 》( 2020年08月25日 20 版)



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