發布時間:2016-10-31
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(記者 夏斌)中國人何時可以“上九天攬月,下五洋捉鼈”?也許再過4年到6年,這個美夢就能成真。
日前有報道說,我國正在穩步推進載人深潛項目,預計2020年1月将正式向“最深極”——11000米的馬裡亞納海溝發起挑戰。兩年後,按照載人航天工程“三步走”戰略,我們的“天宮”也将完全竣工。
涉淺水者得魚蝦,入深水者見蛟龍。浩瀚無垠的海洋,既是地球上現存最大動物藍鲸的家園,也有成群結隊的小魚、絢麗缤紛的珊瑚海草……這樣生機勃勃的場景,其實在淺藍海域就可以看到。而潛入3000米乃至更深的海域,會有怎樣的奇遇呢?
1個手指甲蓋承受1噸重量
海洋,占據地球表面71%的面積,蘊含着豐富的生物、礦石等資源,以及氣候變化、地殼運動乃至基因演變的奧秘。面對這片藍色海域,人們充滿好奇心和探索精神。
作為較早開展載人深潛的國家之一,美國于1964年建造的“阿爾文号”可以下潛4500米。1985年,它找到了泰坦尼克号沉船的殘骸。前蘇聯的“和平号”潛水器,則來到了6000米海域,其最大特點是“肺活量”充足,能在水下“憋氣”20個小時。我國的“蛟龍号”擁有同類型載人潛水器的最大下潛深度——7000米,這意味着它可以在99.8%的海域自由行動。
一般來說,3500米至6500米的海域稱為深海;6500米以下的區域叫作深淵,那裡是不為人知的“黑暗禁區”。在國際海洋界,深海載人潛水器一直占據海洋開發的制高點,其技術水平體現一個國家在材料、控制、海洋學等領域的綜合實力。 此次我國開展的萬米載人深潛項目,名為“彩虹魚挑戰深淵極限”,由科考母船“張謇”号和萬米級着陸器、萬米級無人潛水器、萬米級載人潛水器組成。
根據分工,無人潛水器充當“探路先鋒”,将對深淵海區進行大面積搜索,以摸清區域環境的基本參數。然後,着陸器帶着誘餌,“潛伏”在相應海域,執行深海拍攝和捕捉海洋生物等任務。最後,科學家駕駛萬米級載人潛水器下到海底,完成手術刀式精細作業。
下潛深度達到萬米,是一種什麼感覺?如果把珠穆朗瑪峰放在溝底,峰頂都不會露出水面。那裡的海水寒冷刺骨,同時每增加10米,水中物體所承受的壓力就會增加1個大氣壓。如果是在10000米的海底,所要承受的壓力将達到1000個大氣壓,相當于1個手指甲蓋大小的面積上需承受約1噸的重量。
“山脈”交錯“聲音”喧鬧
一個圓錐狀的環境觀測器,攜帶7個大大小小的生物誘捕籠,正在一步步接近深海海底。在燈光的照射下,黑色的海水中不時出現漫天飛舞的“雪花”……這些“雪花”,是深海中的懸浮物。海水中各種各樣懸浮的顆粒、生物死亡分解的碎屑、海洋生物排放的糞便、大陸水體帶來的顆粒等,都是它形成的原材料。
除了“海雪”,在無邊無際的深海中,還生活着其他千姿百态的生物,顯得異常熱鬧。
在距離海平面3000米的水域,水溫常年保持在0℃至3℃之間。不過,這裡的水并不結冰。因為密度太大了,水壓相當于在一個人身上壓了13座自由女神像。再往下100米,就來到了巨型烏賊常常出沒的地方。
過了4000米,光線無法透過,一直暗無天日,植物無法進行光合作用。之前人們以為這樣的區域不可能生存動植物,是個毫無生氣的“沙漠”地帶。然而,上世紀90年代以來,科學家陸續在這塊海域發現小型貝類、蝦類、鳗類等。同時,這裡的許多魚類都成了“瞎子”,依靠觸覺來代替視覺。6000米往下,将看到更為奇異的底栖生物。它們依靠上層海洋沉降的有機質,或與深部地球化學過程相關的化能合成作用維持生命。其中,一些微生物可以利用氫氣作為燃料,把二氧化碳轉變為體内的有機化合物,同時産生甲烷等副産物;
甲烷又可以去支持其他微生物的生長需求,更高級的生命再以這些細菌為食,最終形成一個獨立于陽光之外的生命網絡。
越往海底深處潛行,似乎愈發顯得寂靜。不過,借助于載人深潛器中的聽音器可以發現,神秘的水下世界其實無比喧鬧。在這個黑乎乎的地方,至少生活着3萬種動物。它們竊竊私語、伸縮爬行、争搶打鬥,煞是熱鬧。最常聽見的是蝦和扇貝發出來的,類似敲小鼓的聲音。
到了深海底部區域,人們會直觀感受到:大海的底部并不是平坦的,而跟陸地一樣,有寬廣的“平原”和“高原”,也有縱橫相交的“山脈”,以及深達萬米的多條海溝。海溝是海洋底部最凹陷的地方,通常位于大洋的邊緣。由于松散物的堆積,海溝最深處或海溝底部總有一段平坦的地形,因而萬米載人深潛器最終可以穩穩地在這個“最深處”小憩一會兒。
“深不可測”的資源寶庫
石油、可燃冰、多金屬結核……新奇熱鬧之外,深海世界還是一個巨大的資源庫和基因庫。
以石油為例,海洋蘊藏了全球超過70%的油氣資源,海底的油氣如同埋在地裡的馬鈴薯一樣等待挖掘。上世紀70年代起,人類逐漸開發水深500米左右的油氣。到2003年,海洋油氣勘探水深已達3053米。據估計,全球深海區域潛在石油儲量有可能超過1000億桶。
可燃冰被稱為“未來能源”。它是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊”,其中甲烷占80%至99.9%。可燃冰礦藏中所含的有機碳總量,相當于全球已知煤、石油和天然氣的兩倍,可滿足人類1000年的需求。不過,開采埋藏于深海的可燃冰還面臨許多技術上的難題。這種礦藏哪怕受到最小的破壞,都足以導緻甲烷氣體的大量洩漏,有可能造成海嘯、海水毒化等災害。
在緩解溫室效應方面,海洋同樣“深不可測”。研究顯示,地球上超過一半的生物碳和綠色碳是由海洋生物捕獲的。更厲害的是,海洋的“食量”更大:單位海域中的生物固碳量,是森林的10倍、草原的290倍。
還有一個令人吃驚的發現:海洋底部擁有極為豐富的淡水資源,其蘊藏量約占海水總量的20%。這些淡水存在于海洋深處的原生代岩層,曆經數萬年滲透精濾,水質天然潔淨,且保持水質的活性,富含幾十種人體所需的礦物質和微量元素。倘若能對深海淡水進行商業化開采,将為人類解決飲水危機展示光明的前景。
萬米深潛過程中,不時還能看到一些“黑煙囪”。它其實是一種熱液硫化物,含有銅、鋅、鉛、金、銀等多種元素。在“黑煙囪”周圍,生活着一個珍稀的生物群落——熱水生物。研究發現,這些生物非常原始,接近所有生命的共同祖先。為此,科學家提出新的命題:生命是否起源于此?
此外,由于深海生物處于獨特的物理、化學和生态環境中,形成了嗜堿、嗜熱、嗜冷、耐壓和抗毒等各種極端酶。能否研究利用這些特殊的生物活性物質和代謝機制,也許會成為此次探險回程途中熱議的話題。
(部分資料引自新華社、《中國海洋報》)
(來源:《解放日報》 2016年10月31日)