中國首個載人深潛器坐底海洋最深處：此前只有4人成功，比登月還難
2020年11月10日8時12分，中國的萬米級載人深潛器“奮斗者”號成功坐底地球海洋最深處：馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵。坐底深度為10909米，創(chuàng)造了中國也是全世界載人深潛的新紀(jì)錄。
“奮斗者”號載人深潛器成功坐底馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵
10.9公里，在高速公路上只是6-7分鐘的車程，但是在海洋的深度上卻是難以跨越的尺度。為什么深海探索的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于去過外太空的宇航員呢？
無光，低溫，高壓
就是人類需要面對的多重困難
深海環(huán)境的部分參數(shù)
如此困難重重
為何人類要探索深海呢？
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好奇心
亞歷山大大帝完成了人類第一次有記載的載人下潛
即使是帝王也經(jīng)不住好奇心的誘惑
好奇心是人類了解一切未知的強大內(nèi)驅(qū)。因為好奇的驅(qū)動，我們會探究天有多遠(yuǎn)，山有多高，海有多深。其實許多基礎(chǔ)科學(xué)和前沿科學(xué)研究在時下可能并無太多的實用價值，但是對于未知領(lǐng)域的探索能夠擴大人類的認(rèn)知，為后續(xù)的科技發(fā)展以及社會經(jīng)濟發(fā)展提供有指引的道路。
了解過去——地球的年輪
國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（IODP）的鉆地船
JODIES Resolution
(新華社 張建松）
我們從深海的沉積物可以了解到地球過去的氣候與生態(tài)環(huán)境。
深海的沉積物來源廣泛，主要是由黏土礦物組成。其來源有大陸架剝蝕作用所帶來的陸地物質(zhì)，也有海洋中的浮游生物，水生動物尸體所帶來的物質(zhì)，當(dāng)然也有地質(zhì)運動所帶來的橫向移動物質(zhì) (Howell , 1989)。
深海中環(huán)境穩(wěn)定，尤其是流速十分緩慢。因此沉積物沉降之后能夠很好地“呆在原地”，不被“吹走”。雖然海溝被認(rèn)為是沉積速率較高的區(qū)域 (Belyaev, 1989)，但也只是相對深海平原而言。目前在千島海溝的觀察數(shù)據(jù)表明，海溝的沉積速度為5mm/100年-1000mm/100年 (Jamison, 2015)。
而年復(fù)一年穩(wěn)定落到海底的沉積物包含了灰塵，植物，動物骨骼等。這些沉積物一層層的穩(wěn)定的累積就形成了在垂直方向上展示地球百萬年生態(tài)的時間軸 (Riebeek & Simmon, 2005)。這些沉積物中的化石，或者有機碳含量則向人們揭示著海洋，以及地球的氣候變化。
為了探究地球歷史和動態(tài)變化，一個有23國（包括中國）在內(nèi)的國際合作計劃正在開展，其名稱為國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃(International Ocean Discovery Program, IODP) (IODP, 2020)。該項目自1968年成立以來，對人類認(rèn)識氣候和海洋的變化，理解地球演化規(guī)律起到了重大的推進作用。
深淵沉積物，水樣，菌種樣品庫
了解現(xiàn)在——全球環(huán)境的指示器
由于深淵海溝離人類生活的范圍極為遙遠(yuǎn)，所以許多人錯以為深淵海溝還保持著“淳樸”的原生態(tài)，是深海生物的“香格里拉”。但最近的研究表明，人類活動已經(jīng)對深海的環(huán)境造成了影響。而且脆弱的深海環(huán)境也更為敏感。
2019年5月
美國潛水器“限制因子”號在海洋最深處發(fā)現(xiàn)了糖紙
（Record-breaking Mariana Trench Dive - What the Future）
2009年，美國“海神”號無人潛水器下潛至馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵后在10900m的深度發(fā)現(xiàn)了雨衣 (Lee, 2012)。
2019年5月，美國探險家Victor Vescovo駕駛潛水器Limiting Factor成功挑戰(zhàn)了馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵最深處。但是當(dāng)他潛入海底的時候，他卻發(fā)現(xiàn)了塑料袋和糖紙 (Morelle, 2019)。這些例子說明了海洋污染其實是一個全海深都共同面對的課題。不僅如此，更小尺度的污染——微塑料更是觸目驚心。
英國的一項研究表明，從馬里亞納海溝深淵處打撈上來的所有鉤蝦體內(nèi)均含有微塑料 (Jamieson, et al., 2019)。塑料的大規(guī)模使用開始于1960年代，但是現(xiàn)在造成的污染已經(jīng)遍布整個海洋。
不同海溝中深淵生物體內(nèi)微塑料的含量
另外，深海雖然寒冷且恒定，但全球變暖也威脅著深海環(huán)境。
由于深海的能量與食物大多數(shù)來自于淺層的沉降，但是由于全球變暖，可能會讓淺層的水溫升高，而讓有機碎屑更加難以下沉。這樣會讓海洋在垂直方向上的混合減少。并且影響向深海的有機碳輸送 (Smith, De Leo, Bernardino, Sweetman, & Arbizu, 2008)。
人類對于全球環(huán)境的影響在深淵區(qū)中留下了不可忽視的痕跡，警鐘也在深海長鳴。
了解未來——星辰上的大海
隨著人類技術(shù)的發(fā)展，以及空間與資源的限制，人類未來必定會飛向宇宙，殖民外星。一顆擁有液態(tài)海洋的星球?qū)切录覉@的首選。
根據(jù)宇宙的均質(zhì)性，組成地球海洋最主要的物質(zhì)——水，在宇宙中處處存在。即使在太陽系中也是如此。
人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在木衛(wèi)二（歐羅巴 Europa）和土衛(wèi)二（恩塞勒達(dá)斯 Enceladus）已經(jīng)有冰下液態(tài)海洋存在的證據(jù)。在木衛(wèi)四（卡里斯托 Callisto）也發(fā)現(xiàn)了地下海洋的相關(guān)證據(jù)。另外，在土星，木星，海王星的一些衛(wèi)星上均發(fā)現(xiàn)冰存在的痕跡 (NASA, 2017)。
木衛(wèi)二（歐羅巴）的冰層下也許有生命的存在，（圖片來源于：維基百科頁面）
目前，人類對于木衛(wèi)二和土衛(wèi)二的興趣較大。雖然被厚冰層所覆蓋，但冰層下的液態(tài)海洋為生命提供了絕佳的誕生搖籃。即使沒有陽光，也并不妨礙生命的繁衍，因為我們已經(jīng)在地球海洋深處的熱液區(qū)和冷泉區(qū)發(fā)現(xiàn)了依靠化能合成作用就能產(chǎn)生能量和有機物的生態(tài)系統(tǒng)。這也許也是某些外星生態(tài)系統(tǒng)的存活方式。
對于我們地球海洋了解得越多，我們也會對外星的大海了解更多。
了解我們——揭示生命的起源
靜謐的深處埋藏著生命起源的密碼，（馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵底部）
生命可能起源于深海的觀點已經(jīng)被許多科學(xué)家認(rèn)可，而且科學(xué)家們還認(rèn)為地球上早期的生命形式應(yīng)該擁有耐壓基因，所以這些生命體具有耐高壓的環(huán)境適應(yīng)性 (Kato & Horikoshi, Gene expression under high pressure, 1996)。
日本科學(xué)家也提出猜想：最初參與有機物（例如氨基酸）聚合過程的化學(xué)反應(yīng)可能是在高壓環(huán)境中發(fā)生的 (Imai, Honda, Hatori, Brack, & Matsuno, 1999)。所以，在深淵微生物耐壓機制上的探究工作，可以幫助我們加深對深海的理解，并且為生命的起源和進化提供一條新的線索 (Kato, Distribution of piezophiles, 2011)。
另外，海洋的極端環(huán)境也許與地球生命形成的早期環(huán)境類似（高壓，缺氧）。所以這些極端環(huán)境下生存的微生物，也從某種程度上反應(yīng)了生命早期的狀態(tài)。對于深海微生物，尤其是一些厭氧型微生物的探究也能夠揭示有機生命體早期的新陳代謝模式和生存之道。幫助人類揭開生命起源的奧秘。
人類只探測了5%的洋底，剩下的95%仍是謎一般的存在。全世界超過6500米的深淵海溝有26條，其面積總和超過美國國土面積，但是我們?nèi)耘f一無所知。所以也需要更多人的努力去揭開深海神秘的面紗，我們也需要更多的新生力量參與到探索深海，揭秘深淵的進程中。
制版編輯 | 栗子
