深度與高度——7000米深??瓶紓扔?
當新的技術使探索新的空間成為可能,由此也會引發一系列新的科學問題。來自馬里亞納海溝七千多米深處的海參之死是其中的一個例子。此前,還從未有類似樣品被人類從如此深的海底帶回過陸地。
責任編輯:朱力遠
2012年6月30日,“蛟龍”號深潛器完成7000米級海試。人類目前對海底表面的探索,尚不及對于月球和太陽表面的了解程度。 (CFP/圖)
當新的技術使探索新的空間成為可能,由此也會引發一系列新的科學問題。
在這次海試暴露的一些有待改進的問題中,海參之死是其中的一個例子。
2012年6月30日,“蛟龍”號最終完成了7000米級的所有海試。本次海試共進行了6次下潛試驗,有3次下潛深度超過了7000米,最大下潛深度達到7062米。海試團隊對潛水器的各項功能逐一進行驗證,并進行了一系列的深海調查作業,首次獲取了這一海域7000米深度的動物影像和取樣。
與歷次海試的曲折相比,這次的7000米級海試雖然是“蛟龍”號的最后階段,卻沒有遭遇太大的困難和波折。除了在出海之初的10天之內接連遇到了兩個臺風,后來由于潛水器主液壓源一根油管泄漏,原定于6月18日進行的第二次下潛試驗推遲一天進行之外,其余五次下潛試驗都還算順利。在端午節前一天進行的第三次下潛時,老天甚至還秀出了兩道美麗的彩虹,分別迎送“蛟龍”下海和出水。
對于花了將近半代人的時間,從滿頭黑發到華發漸生的“蛟龍”團隊成員而言,有理由相信這是風雨過去后的寧靜。在深??茖W領域后起的中國,經過了十多年的追趕,終于擁有了一臺達到世界先進水平的載人深潛器。
海參為什么死了
當新的技術使探索新的空間成為可能,由此也會引發一系列新的科學問題。來自馬里亞納海溝七千多米深處的海參就是一個例子。
此前,還從未有類似的樣品被人類從如此深的海底帶回過陸地。正因為如此,這只長約14厘米、通體透明的海參還沒有上岸就死了。它褐色的腸子在死后干癟的軀體里顯得格外觸目。
海參并不意外的死亡是一系列有關“蛟龍”號的新聞中不太引人注目的一則——畢竟,這一次深潛的目的不是以科考為主。
在這次海試暴露的一些有待改進的問題中,海參之死是其中的一個例子。此前在南海進行的“蛟龍”號3000米級海試中,潛航員就曾在3759米深的海底使用機械手捕獲過一只近半米長的紫色大海參,但在潛器上浮時,因采樣籃未加蓋而消失。
此次隨船的生物學家劉誠剛解釋說,這次“蛟龍”號的采樣和樣品的保存處理均按照國家有關的規范進行。由于深海和海洋表層環境條件(特別是溫度和鹽度)差異巨大,如7000米海底與海洋表層的壓力相差700倍,溫度相差二十多度,深海生物從形態結構、內部化學物質成分和濃度等方面都已進化出一系列能夠適應高壓、低溫環境的特征,而能夠適應深海環境的生物除了少數細菌等結構簡單、個體微小的生物外,絕大部分都無法在海洋表層環境存活。因此,海洋科考采集的深海生物樣品絕大部分都是死亡個體,主要做形態和DNA分子生物學分析。這也是為何要使用潛水器在深?,F場對生物進行觀測研究的原因。
劉誠剛是國家海洋局第二海洋研究所的研究員。他認為,深海生物如需保證存活,需在深海采集后,密封存放在保壓容器中帶回水面,然后轉移到保壓、模擬低溫的海水容器中保存,其操作難度非常大。即使是在這樣的條件下,因為人類至今難以完全模擬其在深海的生存環境,譬如:難以提供類似深海的食物和攝食環境,大部分生物也會很快死亡。目前國內僅有模擬深海的高壓細菌培養裝置實際投入科研使用。
還有一位海洋科學家指出,由于我國深海研究起步相對較晚,我國在深海生物學領域的專家幾乎還是空白,很多深海生物目前在國內無人能識。“連它們的生存環境都難以確定,為它們創造適合的條件就更不可能。”
這位不愿透露姓名的科學家向記者表示,“技術本身雖然難,但還是可以實現的,深海生物上岸后能養幾天,總比上來就死好,因為養幾天就可能發生產卵之類的變化。就算是死了,也有死了的用處,關鍵先要了解通過它們想解決什么問題,才可以確定相應的采樣、保存方式。”他認為,目前有一個關鍵問題是,我國還沒有明確的科學計劃和科學目標來支撐深??茖W考察行動。
7062米深的馬里亞納海溝底部的生物。 (蛟龍號海試團隊供圖)
邂逅“鼠尾魚”
海參和海底沉積物、多金屬結核等是“蛟龍”號的機械手抓得住的東西,7000米的海底還有更多讓潛航員們興奮的活物。
參與“蛟龍”號7000米級海試第5次下潛試驗(即“蛟龍”號第50潛次)的潛航員唐嘉陵告訴媒體:“當我們在海底釋放出誘餌后,各種各樣不同大小、不同顏色的生物比如魚、蝦等紛紛從黑暗中冒出來,圍住誘餌大快朵頤,數量多得讓我們眼花繚亂。”
這些深海動物平時過著慵懶且單調的日子:淺海動植物死去,掉入深海,它們只需張大嘴巴接住。但此刻,它們運動的靈活性并不顯遜色。其中有一條活潑的魚,頭部有些類似金魚,圓鼓鼓的,尾巴卻和老鼠無異,銀白色身體上泛著淡藍。潛航員付文韜2011年在南海的5000米級海試中曾在海底見過它的同類。當時蛟龍號觸底后,打開探照燈,勾起了深海魚類久違的躁動。這條被隨船生物學家王春生稱作“鼠尾魚”的深海魚緩慢地游向“蛟龍”號,頭正正地撞了一下蛟龍號的采樣籃,然后又退后了一些。
對極端環境下的生物充滿新鮮和好奇感的付文韜觀察到了它動作的全過程。從外形上看,那條魚的眼睛是明顯存在的,但從它的行為判斷,它基本沒有視力——由于終年不見陽光,深海里一片漆黑,很多魚類的眼睛都發生了退化,它們這種“寧愿變瞎,也要呆在海底”的特征曾被科學家用來開玩笑地形容深海的魅力。但付文韜從“蛟龍”號上的燈打開后那條魚才游向他們推測,它其實還能夠感知一點光,這說明它的視力還未完全退化。當付文韜駕駛“蛟龍”號揚起機械臂試圖靠近魚兒時,受驚的鼠尾魚以意想不到的速度不見了影蹤。
這次,“蛟龍”號海試團隊在7062米深的馬里亞納海溝底部通過布餌實驗再次邂逅活動的魚,也讓海試隊員們興奮不已。據蛟龍海試團隊發行的《海試快報》第32期報道,之前,由無人深潛器在日本海溝7703米處通過影像記錄的獅子魚活動,近年來一直被國際學術界認為是迄今為止對魚類活動最深的影像記錄。在如此深度的海洋里,這種魚依然具有和類似的淺層魚類相似的運動能力,也令科學家感到驚訝。這一次“蛟龍”號在馬里亞納海溝發現的魚與之極為相似,很可能同屬獅子魚(Snail Fish),海試人員通過攝像和照相對其生活習性進行了詳細記錄。
“這幾年,圍繞著這兩千多公里長,僅僅幾十公里寬的海溝,一些新的學科正在悄然興起,深淵生態學、深淵生物學、深淵地質學等。它們不僅追逐著這條深淵的神秘,還漸漸擴展到地球上其它的深淵,以及空間其它的星體。”一位隨船科研人員告訴記者。
曾經滄海難為水
“蛟龍”號上的一位潛航員告訴記者,在國際深潛界,令人尊敬的人物是俄羅斯的薩哈洛維奇。他堅持一生下潛,至今已有一千多次下潛記錄。他是詹姆斯·卡梅隆的深潛指導和引路人,雖已年過七十,今年仍在卡梅隆挑戰“挑戰者深淵”的船上工作。“如果我能以此為我的職業,我很樂意。但我知道,大多數人不會以此為樂。”這位潛航員說。確實,長年的黑暗、寒冷、孤寂……真正要將潛航作為日常工作的“深海的哥”所面臨的環境,并不如人們想象的那般盡是浪漫色彩。
蛟龍號海試現場副總指揮兼總設計師崔維成向記者表示,從“蛟龍”號50米到7000米級海試,他最感困難的是2009年的1000米級海試。在300米海區,因為經費原因,海試團隊使用已到壽命極限的過期銀鋅電池,導致每個潛次上來都有電池故障,花費了大量精力排故和維護。1000米海試僅沖了1次,潛器就因液壓系統的故障以及惡劣的海況,結束了歷時近三個月的海試。但正是通過那一年的拼搏,“蛟龍”號贏得了技術改進和3000米級海試的機會,以及在3000米級海試結束后開展5000-7000米級海試的機會。
在2006年底入選潛航員的付文韜的記憶中,最驚險的是2011年的“蛟龍”號第43潛次。當時潛器回到海面的時間較晚,且由于海區浪高涌急,母船遲遲找不到潛器,這樣的情形在海試歷史上是第一次發生。艙內氣氛凝重,潛航員們甚至做好了在海上漂一整夜的打算,最后倒是有驚無險地成功回到了甲板。2012年,由于安裝了GPS衛星定位裝置,即便遇上惡劣天氣,母船也可以在最短時間內對潛水器進行精確定位,確保其安全返回。
深??茖W的未來
7000米海試結束后,“蛟龍”號的研制算是暫時告一段落。但從應用角度而言,還有許多基礎工作要做。崔維成認為,除了需要為潛器建造專門的母船外,還需要培訓專門的操作和維護隊伍。雖然研制人員的主要職責是研制潛水器,而不是使用潛水器,但這些職業的操作人員需要研制人員對他們進行培訓。
此外,一個專門的使用管理機構和固定的日常經費支撐對潛器真正發揮作用也很重要,“否則,‘蛟龍’號有可能成為一個展覽品。”崔維成表示。據悉,中國大洋協會是蛟龍號研制的用戶,在其大力推動下,國家深?;匾呀洬@批。“蛟龍”號專用母船也有望在2012年底立項。但要等基地真正有能力接收蛟龍號,估計至少還得三年的時間。為了不讓蛟龍號在未來三年被關在倉庫里生銹,中國大洋協會已向國家財政部申報了一個過渡階段的應用立項,繼續利用“向陽紅09”船,由海試團隊一方面去進行科學作業,另一方面培訓基地的操作人員,為以后的順利移交打下基礎。
同濟大學周懷陽教授是國內較早開始呼吁建設載人深潛器的學者。他認為,蛟龍號的成功海試,標志著我國深海技術取得了長足的進步。今后,我國應該充分借鑒美、俄、法、日等國的經驗,充分發揮深潛器的作用,真正地促進我國深??茖W的發展。
同濟大學海洋與地球科學學院汪品先院士近年來嘗試用“南海深部計劃”等項目將海洋科學和技術領域各個環節的力量集合起來,并花了不少精力倡導大型科考設備的公管共用機制。他深刻地體會到,中國需要的并不僅僅是一條能遨游深海的“蛟龍”,輔以良好的體制和機制,才會使更多的人有機會駕馭“蛟龍”去探索心目中的“加拉帕戈斯”。
網絡編輯:劉之耘