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  11月10日,中国研发的万米载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米。为什么这些年我国不断研发深海深潜器呢?海洋科学顶尖专家、“深海勇士”汪院士这样回答:“因为深海是人类在地球上了解最少的区域,深海地下更是一片未知世界。”汪品先院士在十余年深海科普工作的基础上,收集最新资料创作了《深海浅说》一书,为大众普及深海知识。

  为什么我们要研究深海

  海面3000米之下暗流涌动,海底居然是漏的,有些生物是可以不需要依靠太阳生存的,大洋之下的岩石是会移动的,海底深处隐藏着可能会影响人类未来的神秘宝藏……这些你会好奇吗?

  深海底下两亿年的沉积层,记录了地球历史上无数精彩的故事。从深海提取“档案”,追溯大洋水圈和岩石圈的变化历史。这种历史记录只有深海海底才能保存,经过分析解读,犹如是找到了地球的《资治通鉴》。深海还隐藏着更多的人类发展宝藏,由内而外影响着我们的环境、我们的生活。

  还有惹人注目的深海生命,世界大洋估计22万种动物,有10亿个类型的微生物,尤其是深海的生物有着各种各样的“特殊功能”。有的能适应高温高压,有的能在还原缺氧环境下繁盛,更有的有着非人类尺度的长寿能力,而提供这些特殊功能的基因就是无价之宝,有着给人类带来特种福利的潜力。

  总之,深海,是新世纪必须要谈论的新题目。深海是地球系统中关键而又缺乏了解的部分。深海拥有丰富的海洋资源及世界上最大的生物圈资源。从20世纪晚期起,人类开始进入海洋内部,对于深海取得了前所未有的新认识,这些认识正在成为科技发展和国家决策的重要依据。深海亦是科普的绝佳材料。不但地球上最大的山脉、最深的沟谷都在深海,连最大的滑坡、最强的火山爆发,也都发生在海底。

  人类潜入深海的历史

  其实人类从古代就对深海一直很好奇,但是人类进入深海很难,不但有呼吸的问题,还需要承受巨大的水压力,每加深10米增加一个大气压。最早也是最简单的办法就是屏住一口气下潜,这种“没水采珠”的古法下海,明朝《天工开物》里就有记载。这种不靠任何设施的下潜,深度有限,能到30米深就很了不起,从生理学来说100米就是极限。如果想要进入深海,尤其是要进行较长时间的考察,应当在某种容器里潜入海底。最先出现的这种容器,是17—18世纪发展的潜水装备——潜水钟。潜水钟的形状和材料可以不同,关键是钟的上部有空气,可以供潜水者在水下呼吸而不需要回到水面。

  真正建造科学探索的深潜装置,需要等到20世纪。先是用钢制的圆球“潜水球”。1930年,美国海洋生物学家毕比和工程师巴顿钻进潜水球,下到了百慕大海域的183米深;1934年他们的潜水球又下到了923米的深水,并且在那里停留了3分钟,这是当时人类到达的最深处。他们的壮举轰动了全球。

  1953年奥古斯特提出把气球的原理移植到深潜技术上,在钢球之上另加一个装有汽油的浮体,不靠吊索而是靠浮力上下,实现了技术上的突破,这就是“迪里亚斯特号”深潜舟。1960年,奥古斯特·皮卡尔教授的儿子、工程师雅克·皮卡尔和美国海军军官沃尔什,乘坐“迪里亚斯特号”下潜到太平洋马里亚纳海沟水深10916米的海底,这是人类第一次下潜到了地球表面的最深处。

  经过五六十年的发展,深潜技术早已今非昔比,万米深潜已经不再那样艰难,马里亚纳海沟的万米深度也已经不再那样神秘。深潜技术已经成熟,以至于深潜器可以由单人驾驶,供业余探险使用。然而科学探索对深潜器的要求不同于探险,需要有高超的观测与采样能力。

  我国深海科技起步较晚但发展迅速。2012年,“蛟龙”号载人深潜器下潜至7062米,创世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。2017年,4500米型的“深海勇士”号载人深潜器正式投入使用,国产自主率超过95%。此次“奋斗者”号坐底深度10909米,显然代表着我国正迈向国际深潜设施制造前列。

  从深海的基础知识

  到深海的开发利用

  汪品先院士在十余年深海科普工作的基础上,收集最新资料创作了《深海浅说》一书,希望能“提供一份既能获取深海知识,又能当作消闲读物看的科普材料。全书8章31节,附图150幅,从深海的基础知识,一直讲到深海的开发利用,说明海洋既不能当作聚宝盆,也不该用作垃圾桶。在学术方面,本书也力求深入浅出,多用插图,争取既能反映国际科研的最新进展,又能追溯历史、揭示科学发现的过程。”

  汪品先院士于1999年在南海主持中国海首次大洋钻探,开我国深海科学钻探之先河。2011-2018年主持国家自然科学基金重大研究计划“南海深海过程演变”,该项目为我国海洋科学第一个大规模的基础研究计划,使南海进入国际深海研究前列。2018年以82岁高龄深潜南海,发现深水珊瑚林。

  《深海浅说》一书从海洋的深度探测开始,从深海的基础知识,一直讲到深海的开发利用,层层深入,介绍了截至目前深海研究取得的一系列重大成果,如全球大洋深部结构与成因、海洋碳循环、海洋深部生物圈、深海洋中脊与海沟的地质、流体和生命过程、现代海底金属成矿、“蛟龙号”科学深潜等;展示了最新的深海探测技术,如海洋探测系统、深海遥感、海洋地质钻探及采样技术、水下机器人、深潜器、海底观测网等;列举了深海前沿研究面临的科学挑战,如需要怎样的技术来提高海洋地质灾害的测年水平、变化着的海洋是如何影响冷泉生态系统以及生物甲烷屏障的、深部生物圈细菌和古菌的能量利用机制是什么、人类引起的气候变化对深海的影响究竟如何等。

  北京大学海洋研究院院长周力平认为:“《深海浅说》以深海研究的历史为引子,用生动易懂的语言由浅入深地介绍深海研究的一系列重要发现:深部生物圈、热液与冷泉、大洋钻探、海底地震与火山、深海矿物与生物资源……每个知识点的背后,均有众多的案例和小故事进行支撑,让没有相关背景知识的人也能轻松理解,堪称真正的深海浅说。汪先生的这本书将各个学科融会贯通,在使一般读者受益的同时,让海洋领域研究人员也能通过阅读本书而对深海获得更加全面的了解。”

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