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“奮斗者”號(hào)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(duì)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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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(qiáng)大內(nèi)驅(qū)。因?yàn)楹闷娴尿?qū)動(dòng)，我們會(huì)探究天有多遠(yuǎn)，山有多高，海有多深。其實(shí)許多基礎(chǔ)科學(xué)和前沿科學(xué)研究在時(shí)下可能并無太多的實(shí)用價(jià)值，但是對(duì)于未知領(lǐng)域的探索能夠擴(kuò)大人類的認(rèn)知，為后續(xù)的科技發(fā)展以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有指引的道路。

國際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)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(dòng)物尸體所帶來的物質(zhì)，當(dāng)然也有地質(zhì)運(yùn)動(dòng)所帶來的橫向移動(dòng)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(duì)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(dòng)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(shí)間軸 (Riebeek & Simmon, 2005)。這些沉積物中的化石，或者有機(jī)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(dòng)態(tài)變化，一個(gè)有23國（包括中國）在內(nèi)的國際合作計(jì)劃正在開展，其名稱為國際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃(International Ocean Discovery Program, IODP) (IODP, 2020)。該項(xiàng)目自1968年成立以來，對(duì)人類認(rèn)識(shí)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(jìn)作用。

深淵沉積物，水樣，菌種樣品庫

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(cuò)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(dòng)已經(jīng)對(duì)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(hào)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(hào)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(xiǎn)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(shí)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(shí)是一個(gè)全海深都共同面對(duì)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(xiàng)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(gè)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(huì)讓淺層的水溫升高，而讓有機(jī)碎屑更加難以下沉。這樣會(huì)讓海洋在垂直方向上的混合減少。并且影響向深海的有機(jī)碳輸送 (Smith, De Leo, Bernardino, Sweetman, & Arbizu, 2008)。

人類對(duì)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(zhǎng)鳴。

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(huì)飛向宇宙，殖民外星。一顆擁有液態(tài)海洋的星球?qū)?huì)是新家園的首選。

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(duì)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?yàn)槲覀円呀?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(jī)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(duì)于我們地球海洋了解得越多，我們也會(huì)對(duì)外星的大海了解更多。

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(diǎn)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(jī)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(jī)制上的探究工作，可以幫助我們加深對(duì)深海的理解，并且為生命的起源和進(jìn)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(duì)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(jī)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(cè)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(jìn)程中。