北京時(shí)間今天(11月10日)8時(shí)12分,中國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底,坐底深度10909米,刷新我國(guó)載人深潛新紀(jì)錄。
“奮斗者”號(hào)是中國(guó)研發(fā)的萬(wàn)米載人潛水器,于2016年立項(xiàng),由蛟龍?zhí)枴⑸詈S率刻?hào)載人潛水器的研發(fā)力量為主的科研團(tuán)隊(duì)承擔(dān)。2020年6月19日,中國(guó)萬(wàn)米載人潛水器被正式命名為“奮斗者”號(hào)。
為什么這些年我國(guó)不斷投入研發(fā)深海深潛器?海洋地質(zhì)學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士,以82歲高齡三次深潛南海的汪品先這樣回答:“因?yàn)樯詈J侨祟?lèi)在地球上了解最少的區(qū)域,深海地下更是一片未知世界。”
人類(lèi)為什么要研究深海
汪品先院士在十余年深??破展ぷ鞯幕A(chǔ)上,收集最新資料創(chuàng)作的《深海淺說(shuō)》近期由上??萍冀逃霭嫔绯霭?,希望能“提供一份既能獲取深海知識(shí),又能當(dāng)作消閑讀物看的科普材料”。全書(shū)8章31節(jié),附圖150幅,從深海的基礎(chǔ)知識(shí),一直講到深海的開(kāi)發(fā)利用。
海面3000米之下暗流涌動(dòng)。深海底下兩億年的沉積層,記錄了地球歷史上無(wú)數(shù)精彩的故事。
從深海提取“檔案”,追溯大洋水圈和巖石圈的變化歷史,經(jīng)過(guò)分析解讀,猶如是找到了地球的《資治通鑒》。深海還隱藏著更多的人類(lèi)發(fā)展寶藏,由內(nèi)而外影響著我們的環(huán)境、我們的生活。
深海生命亦值得探究。世界大洋估計(jì)22萬(wàn)種動(dòng)物,有10億個(gè)類(lèi)型的微生物,尤其是深海的生物有著各種各樣的“特殊功能”。有的能適應(yīng)高溫高壓,有的能在缺氧環(huán)境下繁盛,有的具備非人類(lèi)尺度的長(zhǎng)壽能力,提供這些特殊功能的基因就是無(wú)價(jià)之寶。
總之,深海是地球系統(tǒng)中關(guān)鍵而又缺乏了解的部分。從20世紀(jì)后期起,人類(lèi)開(kāi)始進(jìn)入海洋內(nèi)部,對(duì)于深海取得了前所未有的新認(rèn)識(shí)。
深潛設(shè)施如何一步步發(fā)展
人類(lèi)從古代起就對(duì)深海一直很好奇,但人類(lèi)進(jìn)入深海很難,不但有呼吸的問(wèn)題,還需要承受巨大的水壓力,每加深10米增加一個(gè)大氣壓。最早也是最簡(jiǎn)單的辦法就是屏住一口氣下潛,這種“沒(méi)水采珠”的古法下海,明朝《天工開(kāi)物》里就有記載。這種不靠任何設(shè)施的下潛,深度有限,能到30米深就很了不起,從生理學(xué)來(lái)說(shuō)100米就是極限。
如果想要進(jìn)入深海,尤其是要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的考察,應(yīng)當(dāng)利用某種容器潛入海底。最先出現(xiàn)的容器,是17至18世紀(jì)發(fā)展的潛水裝備——潛水鐘。鐘的上部有空氣,供潛水者在水下呼吸而不需要回到水面。
真正建造科學(xué)探索的深潛裝置,需要等到20世紀(jì)。先是用鋼制的圓球“潛水球”。1930年,美國(guó)海洋生物學(xué)家畢比和工程師巴頓鉆進(jìn)潛水球,下到了百慕大海域的183米深;1934年他們的潛水球又下到了923米的深水,并且在那里停留了3分鐘,這是當(dāng)時(shí)人類(lèi)到達(dá)的最深處。
1953年奧古斯特提出把氣球的原理移植到深潛技術(shù)上,在鋼球之上另加一個(gè)裝有汽油的浮體,不靠吊索而是靠浮力上下,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的突破,這就是“迪里亞斯特號(hào)”深潛舟。1960年,奧古斯特·皮卡爾教授的兒子、工程師雅克·皮卡爾和美國(guó)海軍軍官沃爾什,乘坐“迪里亞斯特號(hào)”下潛到太平洋馬里亞納海溝水深10916m的海底,這是人類(lèi)第一次下潛到了地球表面的最深處。
經(jīng)過(guò)五六十年的發(fā)展,深潛技術(shù)早已今非昔比,萬(wàn)米深潛不再那樣艱難,馬里亞納海溝的萬(wàn)米深度也不再那樣神秘。然而,科學(xué)探索對(duì)深潛器的要求不同于探險(xiǎn),需要有高超的觀測(cè)與采樣能力。
我國(guó)深??萍计鸩捷^晚但發(fā)展迅速。2012年,“蛟龍”號(hào)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(jì)錄。2017年,4500米型的“深海勇士”號(hào)載人深潛器正式投入使用,國(guó)產(chǎn)自主率超過(guò)95%。此次“奮斗者”號(hào)坐底深度10909米,代表我國(guó)邁向國(guó)際深潛設(shè)施制造前列。
海洋科普迫在眉睫
我國(guó)傳統(tǒng)文化里海洋因素不強(qiáng),中科院院士、中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)周忠和認(rèn)為,東西方在海洋文化上的差異,有幾千年的歷史根源,這種差異不僅影響了近幾百年來(lái)中國(guó)的歷史遭遇,還影響著學(xué)術(shù)界的思維傳統(tǒng)和科學(xué)創(chuàng)新對(duì)于深層次文化層面的問(wèn)題。因此,海洋科普迫在眉睫。
汪品先是推動(dòng)中國(guó)深海研究的先行者,1999年,他在南海主持中國(guó)海首次大洋鉆探,開(kāi)我國(guó)深??茖W(xué)鉆探之先河;2011年至2018年主持國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃“南海深海過(guò)程演變”,該項(xiàng)目為我國(guó)海洋科學(xué)第一個(gè)大規(guī)模的基礎(chǔ)研究計(jì)劃,使南海進(jìn)入國(guó)際深海研究前列;2018年,他以82歲高齡深潛南海,發(fā)現(xiàn)深水珊瑚林。那年,作為南海深部計(jì)劃指導(dǎo)專(zhuān)家組組長(zhǎng),汪品先不僅堅(jiān)持親自深潛,而且在9天里先后三次下潛至1400米的深海進(jìn)行考察。
他所著《深海淺說(shuō)》填補(bǔ)了中國(guó)海洋科普的空缺,從海洋的深度探測(cè)開(kāi)始,層層深入,介紹了截至目前深海研究取得的一系列重大成果,展示了最新的深海探測(cè)技術(shù),如海洋探測(cè)系統(tǒng)、深海遙感、海洋地質(zhì)鉆探及采樣技術(shù)、水下機(jī)器人、深潛器、海底觀測(cè)網(wǎng)等;列舉了深海前沿研究面臨的科學(xué)挑戰(zhàn),如需要怎樣的技術(shù)來(lái)提高海洋地質(zhì)災(zāi)害的測(cè)年水平、人類(lèi)引起的氣候變化對(duì)深海的影響究竟如何等。
北京大學(xué)海洋研究院院長(zhǎng)周力平認(rèn)為:“《深海淺說(shuō)》以深海研究的歷史為引子,用生動(dòng)易懂的語(yǔ)言由淺入深地介紹深海研究的一系列重要發(fā)現(xiàn):深部生物圈、熱液與冷泉、大洋鉆探、海底地震與火山、深海礦物與生物資源……每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的背后,均有眾多的案例和小故事進(jìn)行支撐,讓沒(méi)有相關(guān)背景知識(shí)的人也能輕松理解,堪稱真正的深?!疁\’說(shuō)。汪院士將各個(gè)學(xué)科融會(huì)貫通,不僅普通讀者受益,海洋領(lǐng)域研究人員也能通過(guò)閱讀這本書(shū)對(duì)深海獲得更全面的了解?!?/p>
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