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光怪陆离的深海生物。在深海底部生活着的微生物群占地球上总生物量的1/10

  “永恒的黑暗、刺骨的严寒、巨大的压力,奇形怪状的海洋生物和令人惊讶的海床地形。这里隐藏着无穷无尽的神秘事物,真正是地球上最后的未开拓领域……要在那里享受熙暖阳光的抚慰实属遥不可及,在这样一个地心引力变得无足轻重的海洋世界里,生命遍布每一个角落。”

  作为2007年在法国巴黎国家历史博物馆揭幕、今年先后移师中国上海和杭州两地的全球公益科普巡展——“深海奇珍”展的序言,这段描述如今至少对11个中国人已不再是一种传奇。

  继去年10月,我国首台自行设计、自主集成研制的国家863计划重大专项“蛟龙号”载人潜水器在南海进行1000米级海试取得成功后,今年7 月,该潜器在3000米级海试中,突破3682.2米的全球海洋平均深度,最大下潜深度达3759米,标志着我国成为继美、法、俄、日之后第五个掌握 3500米以上大深度载人深潜技术的国家。在两年间先后进行的37次载人深潜试验中,我国共有3名潜航员和8名分别负责通讯、导航、勘探等不同领域的专业 技术人员参与下潜。

  此时,距离1960年瑞士海洋学家兼工程师雅克·皮卡尔(Jacques Piccard)和美国海军中卫唐·沃尔什(Don Walsh)乘坐直上直下的密闭球“的里雅斯特号”到达深度为10916米的太平洋马里亚纳海沟底部整整半个世纪。

  “蛟龙号”归来后,其母船——“向阳红09”船船长窦永林一手一个托在掌心上向媒体展示的杯子,是在深海大气压作用下,同一实物发生萎缩变形前 后的两个样本。某种意义上,这既可以看作是深海给予勇敢靠近它的人类的纪念品,也可以看作是深海给予试图靠近它的人类的一个震慑。

  赌徒与懦夫之间

  位于深潜器最前方可乘坐3人的钛合金载人球壳能承载700个大气压的压力,实现了与航天相同的生命支持系统。据悉,该深潜器的浮力材料采用一种玻璃微珠聚合物,使其具有针对作业目标稳定的悬浮定位能力,并实现了完全依靠自身重量的无动力下潜和上浮。

  潜器总设计师徐芑南介绍,在设计深潜器的生命支持系统时,设计人员与负责“神舟六号”宇航员安全保障系统的专家进行过多次沟通。“在大洋深处, 载人舱内要完全模拟地面大气环境,保持氧气、二氧化碳的一定浓度及正常温度、湿度。”一个公认的说法是,“蛟龙号”潜水器的技术难度在某种程度上不逊于 “神舟六号”飞船。

  载人舱兼具驾驶室和休息室的功能,容积为4.8立方米,学习欧美潜器的制式,“蛟龙号”的这部分空间里通常乘坐一名潜航员和两名科学家。舱内安 装了众多仪表设备,包括与母船上其他工作人员联络的水声通信设备。此外,舱内前下方有三个圆形窗户,用于观察水下及海底世界。所有入舱人员的衣服要求纯棉 防静电材质并且无硬物装饰,以免刮伤舱内设备。

  在3000米级海试中,“蛟龙号”驾驶员和乘客有4次进入了科学上所定义的“深渊(3000至6000米深的水域)”。与此同时,每分钟37米 匀速缓缓滑入“深渊”的经历也让“蛟龙”人获得了一种前所未有的体验:“就像从阳光明媚的午后经历黄昏夕阳,最后被夜色一点点地吞噬。”一般在300米至 2000米深度之间,在越来越宛如夜幕的深海里,他们借助“蛟龙号”舱外打开的强光,看到了如星星般点缀于舱外漆黑水域中的神秘浮游生物,一闪一闪的,像 是萤火虫在飞舞,贴近了,可以看到红色、透明的虾,灿烂怒放的海葵,几十厘米长的巨型紫色海参……

  在海面150米以下的地方,由于99%的光已被海水吸收,残余的光很微弱,令水域变得恍似一个巨大的皮影戏舞台,物体的剪影在较亮的背景中很易 显露出来。为免被发现,住在这个高度危险水域里的生物有两个应变之道:可能的话,把身体变成透明以融合在四周环境内,这是最好的选择,有大量动物采取这个 策略,形成了一种纤细脆弱的“玻璃动物群”。至于其他生物,则会自行发光或有银白色反光表层,亦或两者一并采用,以隐藏不透明的身体。

  在下潜的一个多小时里,大家感觉最明显的是,舱内温度从最初的酷热急剧下降约20℃,如果时间更长,有可能降到10℃以下,差不多春、夏、秋、 冬四季的温度在一次下潜中就可完全感受。有点遗憾的是,试验海区的海底颗粒极小的沉积物在潜器微有位移的情况下,就会“烟雾弥漫”。一些海底如同荒凉的滩 涂,想像中五光十色的海底世界并不存在。

  在这看似轻松、充满诱惑的深海之旅中,危险并没有退场。潜航员叶聪透露,有好几次绝缘电池面临短路的可能。还有一次,电池在上浮过程中发热,电 池外壳损坏了。好在当时潜器距水面仅有几十米的距离。“由于海水的密度随着深度而变化,如果重量没有控制好,潜器要不就下不去,要不就上不来。到了那时, 想刹车都刹不住,是很严重的后果。所以要特别精细地控制这些东西。”他说。一位老师曾经告诉他,潜航员既不是没有勇气的懦夫,也不是没有理智的赌徒,在两 者之间,是属于他们的道路。

  “阿尔文号”

  人类利用深海载人潜水器探索海洋已经走过了五十年的历程。在这半个世纪里,还没有一艘载人潜器再次造访过马里亚纳海沟底部。这倒未必是因为人类 的能力今不如昔。据估算,今天的人如果要再下一次马里亚纳海沟,大约要花费1亿美元。所以,如果没有明确的目的,大概不会有什么人由着那些好奇心强烈的家 伙们下到万米水下,去看一条样子奇怪的比目鱼。

  在某种意义上,由美国海军方面提供资金建造、于1964年问世的“阿尔文号”载人深潜器是对这些满怀激情的科学探索者重返“马里亚纳”愿望的一 种代偿。这个现由美国伍兹霍尔海洋研究所管理的载人潜水器可以在高低不平的海底地表任意移动、在水中自由漂浮,也可停留在海底完成科学和工程任务,同时可 以进行摄影、摄像。据悉,服役四十多年来,“阿尔文号”最大下潜深度近5000米。这艘并不具备全球最深下潜能力和最好设计的潜器曾载着科学家、工程技术 人员和推销员等深爱海洋的人们,四千多次潜入海底,并于1977年在位于东太平洋的加拉帕戈斯海底首次发现了正在活动的海底热液以及与此相伴的热液生物群 落,1979年又发现了高温热液(100℃以上的“黑烟囱”)并追踪发现海洋热液系统,以此为标志,引发了一场持续至今的涉及海洋、生命等学科的革命。

  在1972至1974年的地质学革命期间,“阿尔文号”还曾与法国的深海潜艇“西安纳号”及探海潜艇“阿基米德号”共同潜入水面下3000米的 大西洋洋中脊进行实地观察,合作进行一项名为“法—美中层海洋深海研究”(简称“菲摩斯计划”)的深海科学探索任务。通过多次的科学考察,它们收集到了支 持过往曾引起极大学术性争议的“大陆漂移理论”的重要证据。

  生命的原始起点

  现任教于美国明尼苏达大学的中国籍科学家丁抗当时正在中科院地球化学所涂光炽门下读研究生,正是因为听说了这件事,才在涂先生的支持下,冲着在 海底热液研究领域走在最前沿的明尼苏达大学而去。1998年,他本人因研制成世界上首个在超临界水中能分别测氢气、硫化氢和pH值的原位传感器和对于热液 的原位酸碱度与实验室测定值之间关系的研究而获准第一次进入“阿尔文号”深潜器,第一次到了海底,并在其后17次担任“阿尔文号”深潜器的深潜科学家,上 百次参与海底深潜作业的技术支持。

  2002年,丁抗参加了由美国海洋大气行政公署(NOAA)为纪念首次发现海底热液及其生物活动25周年而组织的加拉帕戈斯海底考察。那次,他 竭尽全力试图找寻自己在当学生时就被其神秘和美丽所吸引的管状蠕虫群——“玫瑰花园(rose garden)”,可是,一切都消失得无影无踪,没有丝毫痕迹可查。在失望中,他和同伴偶然在玫瑰园的西侧不远处发现了“玫瑰花蕾(rosebud)”。 那里的生物群显然刚刚出现,管状蠕虫还很弱小孤零。他用自己研制的高温原位化学传感器“灭鬼枪”测得热液的温度达到20℃,觉得那里就像是一个生命系统的 初始点。2005年,当丁抗重返故地时,在2002年安置的玫瑰蕾标记B点位置,展现在他眼前的管状蠕虫已不再是待放的花苞,而真是一朵朵盎然的玫瑰了。

  后来丁抗在科考日记里这样写道:“我们想弄清楚究竟这和火山有关的热液中的什么成分使得生命可以诞生、发育。这很可能是我们地球上宏观生命的原 始起点。发生在这个原点上的过程,几乎是我们这个地球上持续最长的事情。地球上发生过的几次巨大的生物灭绝事件都从未能够阻止过它。在这个原点上,隐藏着 许许多多有关生命乃至我们人类的奥秘。”

  巨大的基因宝库

  在一个世纪前,人类对于深海还几乎一无所知,认为那里是既无生命又无运动的黑暗世界,与人类全然无关。只有受好奇心驱动的科学家和哲学家,才把 目光投向深海海底。近年来高科技的发展改变了这种观念,科学家发现,深海底下生活着的微生物群占地球上总生物量的1/10,是尚待开发的巨大基因宝库。

  据估计,地球上活的生物量,有30%在海底地下,原核生物(细菌)有55%到85%生活在地底下。在近海地区,一立方厘米海水中就有1亿个微生 物;大陆坡下面的“天然气水合物”含碳量相当于人类所知全部矿物燃料的两倍,有可能成为未来的能源……探索占地球总面积71%的海洋,开发海底资源,成为 越来越多普通人执著的梦想。

  但不当的开发也意味着破坏。正如“深海奇珍”策展人克莱尔·诺维安所云:“我觉得对待深海的方式其实是一种人性的测试。深海物种生长很缓慢,不 少要到生命周期晚期才能达到性成熟,繁殖数量也很少,如此脆弱的深海环境却还被过度开发。如果再不制止,人性就没有希望了。我觉得这是对人类人性和智力的 终极测试。”

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