潛入3500米深海 難度不亞飛上太空(圖)

2010-11-28 00:17

在某種程度上，潛入3500米深海的技術難度並不亞於「神舟六號」飛船。

「永恆的黑暗、刺骨的嚴寒、巨大的壓力，奇形怪狀的海洋生物和令人驚訝的海床地形。這裡隱藏著無窮無盡的神秘事物，真正是地球上最後的未開拓領域……要在那裡享受熙暖陽光的撫慰實屬遙不可及，在這樣一個地心引力變得無足輕重的海洋世界裡，生命遍佈每一個角落。」

作為2007年在法國巴黎國家歷史博物館揭幕、今年先後移師中國上海和杭州兩地的全球公益科普巡展——「深海奇珍」展的序言，這段描述如今至少對11個中國人已不再是一種傳奇。

此時，距離1960年瑞士海洋學家兼工程師雅克·皮卡爾(Jacques Piccard)和美國海軍中衛唐·沃爾什(Don Walsh)乘坐直上直下的密閉球「的裡雅斯特號」到達深度為10916米的太平洋馬里亞納海溝底部整整半個世紀。

賭徒與懦夫之間

位於「蛟龍號」深潛器最前方可乘坐3人的鈦合金載人球殼能承載700個大氣壓的壓力，實現了與航天相同的生命支持系統。據悉，該深潛器的浮力材料採用一種玻璃微珠聚合物，使其具有針對作業目標穩定的懸浮定位能力，並實現了完全依靠自身重量的無動力下潛和上浮。

潛器總設計師徐芑南介紹，在設計深潛器的生命支持系統時，設計人員與負責宇航員安全保障系統的專家進行過多次溝通。「在大洋深處，載人艙內要完全模擬地面大氣環境，保持氧氣、二氧化碳的一定濃度及正常溫度、濕度。」一個公認的說法是，「蛟龍號」潛水器的技術難度在某種程度上不遜於「神舟六號」飛船。

載人艙兼具駕駛室和休息室的功能，容積為4.8立方米，學習歐美潛器的制式，「蛟龍號」的這部分空間裡通常乘坐一名潛航員和兩名科學家。艙內安裝了眾多儀錶設備，包括與母船上其他工作人員聯絡的水聲通信設備。此外，艙內前下方有三個圓形窗戶，用於觀察水下及海底世界。所有入艙人員的衣服要求純棉防靜電材質並且無硬物裝飾，以免刮傷艙內設備。

在3000米級海試中，「蛟龍號」駕駛員和乘客有4次進入了科學上所定義的「深淵(3000至6000米深的水域)」。與此同時，每分鐘37米勻速緩緩滑入「深淵」的經歷也讓「蛟龍」人獲得了一種前所未有的體驗：「就像從陽光明媚的午後經歷黃昏夕陽，最後被夜色一點點地吞噬。」一般在300米至2000米深度之間，在越來越宛如夜幕的深海裡，他們藉助「蛟龍號」艙外打開的強光，看到了如星星般點綴於艙外漆黑水域中的神秘浮游生物，一閃一閃的，像是螢火蟲在飛舞，貼近了，可以看到紅色、透明的蝦，燦爛怒放的海葵，幾十厘米長的巨型紫色海參……

在海面150米以下的地方，由於99%的光已被海水吸收，殘餘的光很微弱，令水域變得恍似一個巨大的皮影戲舞臺，物體的剪影在較亮的背景中很易顯露出來。為免被發現，住在這個高度危險水域裡的生物有兩個應變之道：可能的話，把身體變成透明以融合在四周環境內，這是最好的選擇，有大量動物採取這個策略，形成了一種纖細脆弱的「玻璃動物群」。至於其他生物，則會自行發光或有銀白色反光表層，亦或兩者一併採用，以隱藏不透明的身體。

在下潛的一個多小時裡，大家感覺最明顯的是，艙內溫度從最初的酷熱急劇下降約20℃，如果時間更長，有可能降到10℃以下，差不多春、夏、秋、冬四季的溫度在一次下潛中就可完全感受。有點遺憾的是，試驗海區的海底顆粒極小的沉積物在潛器微有位移的情況下，就會「煙霧瀰漫」。一些海底如同荒涼的灘塗，想像中五光十色的海底世界並不存在。

在這看似輕鬆、充滿誘惑的深海之旅中，危險並沒有退場。潛航員葉聰透露，有好幾次絕緣電池面臨短路的可能。還有一次，電池在上浮過程中發熱，電池外殼損壞了。好在當時潛器距水面僅有幾十米的距離。「由於海水的密度隨著深度而變化，如果重量沒有控制好，潛器要不就下不去，要不就上不來。到了那時，想剎車都剎不住，是很嚴重的後果。所以要特別精細地控制這些東西。」他說。一位老師曾經告訴他，潛航員既不是沒有勇氣的懦夫，也不是沒有理智的賭徒，在兩者之間，是屬於他們的道路。

「阿爾文號」

人類利用深海載人潛水器探索海洋已經走過了五十年的歷程。在這半個世紀裡，還沒有一艘載人潛器再次造訪過馬里亞納海溝底部。這倒未必是因為人類的能力今不如昔。據估算，今天的人如果要再下一次馬里亞納海溝，大約要花費1億美元。所以，如果沒有明確的目的，大概不會有什麼人由著那些好奇心強烈的傢伙們下到萬米水下，去看一條樣子奇怪的比目魚。

在某種意義上，由美國海軍方面提供資金建造、於1964年問世的「阿爾文號」載人深潛器是對這些滿懷激情的科學探索者重返「馬里亞納」願望的一種代償。這個現由美國伍茲霍爾海洋研究所管理的載人潛水器可以在高低不平的海底地表任意移動、在水中自由漂浮，也可停留在海底完成科學和工程任務，同時可以進行攝影、攝像。據悉，服役四十多年來，「阿爾文號」最大下潛深度近5000米。這艘並不具備全球最深下潛能力和最好設計的潛器曾載著科學家、工程技術人員和推銷員等深愛海洋的人們，四千多次潛入海底，並於1977年在位於東太平洋的加拉帕戈斯海底首次發現了正在活動的海底熱液以及與此相伴的熱液生物群落，1979年又發現了高溫熱液(100℃以上的「黑煙囪」)並追蹤發現海洋熱液系統，以此為標誌，引發了一場持續至今的涉及海洋、生命等學科的革命。

在1972至1974年的地質學革命期間，「阿爾文號」還曾與法國的深海潛艇「西安納號」及探海潛艇「阿基米德號」共同潛入水面下3000米的大西洋洋中脊進行實地觀察，合作進行一項名為「法—美中層海洋深海研究」(簡稱「菲摩斯計畫」)的深海科學探索任務。通過多次的科學考察，它們收集到了支持過往曾引起極大學術性爭議的「大陸漂移理論」的重要證據。

生命的原始起點

現任教於美國明尼蘇達大學的中國籍科學家丁抗當時正在中科院地球化學所塗光熾門下讀研究生，正是因為聽說了這件事，才在塗先生的支持下，衝著在海底熱液研究領域走在最前沿的明尼蘇達大學而去。1998年，他本人因研製成世界上首個在超臨界水中能分別測氫氣、硫化氫和pH值的原位感測器和對於熱液的原位酸鹼度與實驗室測定值之間關係的研究而獲准第一次進入「阿爾文號」深潛器，第一次到了海底，並在其後17次擔任「阿爾文號」深潛器的深潛科學家，上百次參與海底深潛作業的技術支持。

2002年，丁抗參加了由美國海洋大氣行政公署(NOAA)為紀念首次發現海底熱液及其生物活動25週年而組織的加拉帕戈斯海底考察。那次，他竭盡全力試圖找尋自己在當學生時就被其神秘和美麗所吸引的管狀蠕蟲群——「玫瑰花園(rosegarden)」，可是，一切都消失得無影無蹤，沒有絲毫痕跡可查。在失望中，他和同伴偶然在玫瑰園的西側不遠處發現了「玫瑰花蕾(rosebud)」。那裡的生物群顯然剛剛出現，管狀蠕蟲還很弱小孤零。他用自己研製的高溫原位化學感測器「滅鬼槍」測得熱液的溫度達到20℃，覺得那裡就像是一個生命系統的初始點。2005年，當丁抗重返故地時，在2002年安置的玫瑰蕾標記B點位置，展現在他眼前的管狀蠕蟲已不再是待放的花苞，而真是一朵朵盎然的玫瑰了。

後來丁抗在科考日記裡這樣寫道：「我們想弄清楚究竟這和火山有關的熱液中的什麼成分使得生命可以誕生、發育。這很可能是我們地球上宏觀生命的原始起點。發生在這個原點上的過程，幾乎是我們這個地球上持續最長的事情。地球上發生過的幾次巨大的生物滅絕事件都從未能夠阻止過它。在這個原點上，隱藏著許許多多有關生命乃至我們人類的奧秘。」

巨大的基因寶庫

在一個世紀前，人類對於深海還幾乎一無所知，認為那裡是既無生命又無運動的黑暗世界，與人類全然無關。只有受好奇心驅動的科學家和哲學家，才把目光投向深海海底。近年來高科技的發展改變了這種觀念，科學家發現，深海底下生活著的微生物群佔地球上總生物量的1/10，是尚待開發的巨大基因寶庫。

據估計，地球上活的生物量，有30%在海底地下，原核生物(細菌)有55%到85%生活在地底下。在近海地區，一立方厘米海水中就有1億個微生物；大陸坡下面的「天然氣水合物」含碳量相當於人類所知全部礦物燃料的兩倍，有可能成為未來的能源……探索佔地球總面積71%的海洋，開發海底資源，成為越來越多普通人執著的夢想。

但不當的開發也意味著破壞。正如「深海奇珍」策展人克萊爾·諾維安所云：「我覺得對待深海的方式其實是一種人性的測試。深海物種生長很緩慢，不少要到生命週期晚期才能達到性成熟，繁殖數量也很少，如此脆弱的深海環境卻還被過度開發。如果再不制止，人性就沒有希望了。我覺得這是對人類人性和智力的終極測試。」