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深海探險將揭開驚人秘密?

不知不覺地,距離人類首次探尋海底最深處已過去半個世紀了。現在,我們正重新回歸最深的海底,嘗試揭開它的秘密。

深海探險將揭開驚人秘密?

被冷落的深海探險

直到今天,訪問過月球表面的人都比到過海洋最深處的人多:1969至1972年間,隨著阿波羅登月計劃的接連實施,12個地球人得到了在月球表面漫步的機會;而到目前為止,卻只有兩個人到達了海洋的最深處,他們是美國海軍中尉雅克·皮卡德和唐納德·沃爾什。在1960年1月,他們一起勘探了世界上最深的地方——馬里亞納海溝,這個海溝位於太平洋關島附近,深度大約在1萬1千米左右。

在那次探測中,皮卡德和沃爾什是駕駛深潛艇「里雅斯特」號下到海溝里去的。潛艇沉下去的時候全靠自重,而上升的時候則靠拋棄艇上成噸的鐵球來獲取浮力。他們在暗無天日的海溝里晃悠了將近20分鐘,一邊吃著巧克力棒,一邊睜大眼睛注視著窗外黑漆漆的海底世界。他們驚奇地發現,在壓力比海平面大1000多倍的地方竟還有生物存活:一隻像蝦一樣的東西在他們的眼皮底下游過——這成了深海中存在生命的首個證據。

此後直到現在的51年間,再也沒有人下潛過這麼深得海底了。海水下的巨大壓力再加上深處的極度深寒——這一切都提醒我們海下勘探絕對是個技術活。當然了,太空探索有冷戰軍備競賽在背後推動著,而海洋探測沒有受到相似外力的推動。除此之外,公眾的投資熱情也顯現出了很大差異,許多投資人對太空探索都表現出了極大的熱情,大家好像都願意將太空探索的接力棒傳遞下去,而對海洋探索的熱情卻不那麼高漲。

深海探險將揭開驚人秘密?

生機勃勃的深海

馬里亞納海溝是太平洋西部洋底一系列海溝的一部分,全長2550千米,呈弧形,平均寬70千米,大部分水深都在8000千米以上,最大水深在斐查茲海淵,即地球最深點所在地。這條海溝的形成距今已有6000萬年,一般認為歐亞大陸板塊與太平洋板塊相互碰撞,因海洋板塊岩石密度大,位置低,便俯衝插入大陸板塊之下,進入地幔後逐漸熔化而消亡。在發生碰撞的地方會形成海溝,在靠近大陸一側則常形成島弧和海岸山脈。

由於馬里亞納海溝太深,洋流帶著海溝里的生物體自由漂流,因此這裡的生物進化是相對獨立的。150年前,查爾斯·達爾文曾發現類似的隔離效應導致了加拉帕戈斯群島上獨特動物群的形成,比方說,烏龜長得十分巨大,群島上還生活著不一般的「達爾文鳴禽」——雖然這些雀科鳴禽都是從同一個大陸遷入的種屬演變而來,但是每一種都因適應於它的小環境而演變成了新的物種。不過,比起深寒的馬里亞納海溝,島嶼上的生物「隔離效應」算是「溫和」得多了:不僅其他的飛禽能夠在這裡紮營,孢子和花粉也可以在這裡自由傳播。而馬里亞納海溝里生存著一個完全不同的生物群落。1995年,日本一艘無人潛艇在這裡拍攝的照片上,有些長得像蠕蟲的、海參的,還有看起來像蝦的生物。這些生物的生存相當艱難:摧毀性的壓力、冰冷的溫度以及暗無天日的海溝,使它們與其他地球生物截然不同。

這些深海生物是從哪裡來的呢?有一種猜測是:海溝剛形成的時候就有生命存在,而後這些生物又漸漸適應環境轉化成了新的物種。那麼,這裡是否真有個迷失的微生物世界存在呢?我們又該如何著手研究呢?

深海探險將揭開驚人秘密?

海底不會被科學遺忘

如今,海洋深處再次吸引了科學家的目光,全球海洋生物學家正在聯手進行一項五大洋探索計劃,而馬里亞納海溝則首當其衝成為最重要的探測目標。

找一段結實的纜繩,放個東西當誘餌,然後沉到海溝里,再拽上來進行研究——這方法行么?沒那麼簡單!如果這麼做,打撈到海面上只能是生物的屍體,深海中的生物大都會在上升至海面的過程中因壓力不平衡而暴斃。所以,科學家需要動用昂貴的器材,比如依賴自動化著陸器,它能夠利用水泵、過濾器和誘餌來收集微生物,並能夠幫助科學家在原地對它們進行分析。

然而,儘管這類裝備令人印象深刻,但仍有很大的局限性。海溝里的能見度十分差,越往下越糟糕,甚至在視頻探頭的幫助下,我們也經常什麼都看不清,探頭伸到哪裡了也難以分辨。在海底懸崖上、在溝坎處還是在火山口附近?

弄清探測地點在哪,這十分重要,因為隨著地質和化學環境的變化,生物活性和多樣性會有巨大的差異。像馬里亞納海溝這樣的俯衝帶,常會有地質運動產生的熱泉和海底火山,所以小距離尺度上的溫度和海水的化學成分就可能有大的變化,而這些變化是科學家研究海溝生態系統需要明了的。

在即將展開的探索五大洋的計劃中,科學家會用一系列的著陸器來進行探測,這尚屬首次。每台著陸器都將配備比如顯微鏡和DNA測序的功能強大的分析儀,還裝上了各類誘餌,以便在海底生物游過的時候吸引和捕捉它們。然後,潛艇計劃在海溝底部停留2個小時左右,利用聲納及視頻探頭對海底進行勘測和地形繪製,並且會對每個著陸器的周圍環境進行仔細勘察。另外,艇上質譜儀還會對和生命相關的化學物質,例如氨基酸進行分析,用來揭示探測水域中的生命信息。

充滿挑戰的「大潛水」

對馬里亞納海溝的勘探即將開始,不過,我們還有一些因素必須先考慮進去。

俯衝帶邊緣地區總是給科學探測帶來額外的麻煩——不知什麼時候會爆發的力量令我們心驚膽顫。當邊緣處海洋與大陸兩個板塊有劇烈滑動的時候,會產生巨大的海底地震,進而引發毀滅性的海嘯,今年3月日本那次巨大的海嘯就是這樣產生的。科學家注意到,在這個過程中,化學反應扮演著非常重要的角色:板塊間產生摩擦,壓力和溫度就會發生變化,導致岩石的狀態發生改變,從而在能量積聚最多且相對脆弱的地方爆發海震。所以,我們只有對其中的化學過程了如指掌,才能夠更安全地、更自如地實施勘測計劃。

幸運的是,馬里亞納海溝給我們提供了詳細了解地震發生過程的完美環境,這要感謝其斜坡上斑駁的泥火山。雖然泥火山是不噴火的,但卻會將下方岩石因運動而產生的細緻顆粒以流體的形式噴發出來。因此,在未來的這項海底任務中,潛艇會在海溝不同位置處進行採樣來監控底部發生的化學過程。而且,科學家還將利用泥火山的分析結果來對海底活動區進行標識。

這項工作將充滿著風險:這個地區本身就是地質比較活躍的地方,即使小的地質活動,泥火山噴射出的物質和熱泉也可能會對潛艇造成致命的傷害。不僅如此,大的泥火山坑還可能讓潛艇深陷其中從而造成不可預知的後果。

因此,即將實施的海底探測計劃仍然是無人探測,這或許這多少有些令人失望,因為載人的深潛艇比無人潛艇有更多的靈活性,也許潛艇中的科學家能夠更出色地處理突發的一些情況,也會有更多有趣的發現。但是想想這次如此之多的使命,想想可能存在的各種威脅生命的危險,無人探測還是穩妥的選擇。畢竟這樣的探索是展現科學使命與魅力的地方,而非英雄實現壯舉之地。

作者寫於2016-01-11
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