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走,到西南印度洋“淘宝”去
【字号: 】【打印】【关闭 2017-04-01 16:58:02    来源: 经济日报

  图① 科考队员在甲板上作业。 图② 科考队员在回收下放至海底的科考设备。 图③ 科考队员余晓非在维修抓斗。 图④ 面对体积庞大的设备,大家动手齐上阵。 图⑤ 科考队员在实验室做实验。

  这是一段探索未知的旅程,目的地是马达加斯加以南800多海里外的西南印度洋,那里风光旖旎而又变幻莫测。去年11月,“向阳红10”船从浙江起航,经中国南海,越过赤道,奔赴这里执行中国大洋第43航次的科考任务。

  此行,科考队员们的目标是西南印度洋中一片黑烟弥漫的神秘海底。这个水深几千米的陌生世界,对我们究竟意味着什么?经济日报·中国经济网记者受邀参加第三航段,记录全程。

  神秘的“黑烟囱”

  3月9日清晨,海况不错,久违的阳光终于露了下脸。

  今天,根据任务安排科考队将进行一次深海摄像拖体作业。14时许,随着拖体一点点下放至海底,被层层海水包裹着的那个陌生世界,在实时传回的摄像画面中一览无余:2000多米的海底是永恒的黑暗,像陆地一样,这里的地势并不平坦,有高山和深谷、缓坡和平原,以及沟壑和丘脊。拖体继续向前,水中漂浮翻飞的沉积物碎屑如夜空中的流星一闪而过,不时有黑色的怪鱼,抑或“张牙舞爪”的海胆突然闯入镜头,随即离去……

  “生物骤然增多,附近可能会有异常。”持续观察了数小时,第三航段首席科学家助理吕士辉突然兴奋起来。这是一次深海发现之旅,主要目标是要探寻20世纪最激动人心的科学发现之一——“黑烟囱”。

  1979年,在东太平洋海隆,美国科学家在勘探洋底时,意外发现了喷射着浓浓“黑烟”的烟囱状物体,取名“黑烟囱”。同样在太平洋,2011年参加环球科学考察的吕士辉在那片波涛汹涌的蓝色水域下,首次邂逅了传说中的“主角”。“没有想象中的滚滚浓烟,只有钟乳石样的烟囱状物体残留在海底”,那一次,历经8个多小时的找寻,吕士辉遇见的是已经熄灭了的“黑烟囱”。

  这些其貌不扬的“怪物”,平时静静地耸立在大洋中的山脉——洋中脊之上,它们是神秘海底热液口的“地标”。作为海底热液活动的主要产物,海底热液硫化物依照喷发时的温度和颜色不同,可分为黑烟囱、白烟囱和低温喷口三种。

  科学家们缘何对“黑烟囱”情有独钟?故事要从“黑烟囱”的形成讲起。在洋中脊环境中,冰冷的海水透过周围岩石断裂及裂隙下渗,被地下数千摄氏度的岩浆加热形成热液流体,淋滤出岩石中的多种金属元素。因浮力不断增加,后来,热液流体沿裂隙喷涌而出,与冰冷的海水再次相遇,发生化学反应,溶解其中的金属成分沉淀堆积成烟囱状,最终形成多金属硫化物矿床。

  这种块状硫化物矿床富含铜、锌、铅等金属,特别是富含贵金属(金、银)的事实轰动了科学界,一些国家开始将其作为一种潜在的矿产资源,“跑马圈地”。2001年,偶然与海结缘的顾春华第一次参加大洋科考,恰好见证了硫化物调查热潮的兴起。“截至目前,中、俄、韩、法、德、印等6个国家已先后与国际海底管理局签订了硫化物勘探合同,在未来15年内,将持续投入大洋调查。”顾春华说。

  大洋深处的“精灵”

  其实,不仅是经济价值,对人类而言,“黑烟囱”还是一扇生命之窗。

  目前学界主要存在两种说法:一种认为地球生命来自外太空,一种认为源于地壳运动。

  “‘黑烟囱’周围的环境与地球形成初期的环境十分类似。”吕士辉认为,随着深海探秘活动的展开,越来越多的证据表明,“黑烟囱”有可能就是生命起源的地方。

  现实的确令人着迷。高压、幽暗、寒冷,过去人们有种误区,以为“地球最后的秘境”——大洋深处是一片生命的荒漠。然而,最高温度接近400℃的“黑烟囱”却造就了一个生命的天堂。“密密麻麻的白色盲虾挤成一团,紧紧缠绕在高耸的烟囱体周围,尽情撒欢。”吕士辉记得,他们那次打捞上来的除了多金属硫化物,还有近200只大虾,当时的首席科学家打趣,“谁要吃虾,给他来顿油焖大虾”。

  盲虾并非活跃在这座天堂中的唯一“精灵”。在科学家们的描述中,“黑烟囱”数百米范围内,不同生物依温度错落分布:40℃至110℃的高温区域,是多种古细菌和嗜热细菌的天下;20℃至40℃区域,生活着大量多毛目蠕虫动物,代表物种为庞贝虫;2℃至15℃低温区域,生物种类繁多,除代表性的管状蠕虫,还有虾、蟹和鱼等。

  黑暗、高温,到处充斥着硫化氢和重金属,在如炼狱般的“黑烟囱”附近,竟然生活着如此纷繁复杂的生物,这常常让科考队员们感叹生命的神奇。“‘黑烟囱’的发现,大大拓展了人类对于生命的认识。”根据国家海洋局第二海洋研究所周鹏博士的解释,热液口周围生物演化出了特殊的适应机制:作为初级生产者的化能自养微生物,利用化学能固定碳源和储存能量从而生长繁殖,并为蟹、贻贝等热液口生物提供有机物质和能量,其在整个群落生物链中的作用,大抵相当于光合生命系统中的植物。

  当然,除了可以揭示更多生命奥秘,这些生活在极端环境中的海洋生物,还有着不容忽视的潜在应用价值。“热液区的生物因其特殊的生活环境,形成了极为独特的生物结构、代谢机制,体内产生了特殊的生物活性物质,如嗜碱、耐压、嗜热的各种极端酶。”在顾春华看来,这些特性将来可被开发利用在新药研发、工业催化、环境修复等各个领域,前景非常广阔。

  “高精尖”的技术活

  36岁的邓显明参加大洋科考有10个年头了。这位征战中国远洋科考的“老兵”,参加过西南印度洋硫化物合同区签订前后的多个重要航次,足迹遍布西南印度洋、西北印度洋、北大西洋和南大西洋洋中脊。

  作为本行段的首席科学家,年轻的邓显明带领63名船队员,穿越大半个地球开赴西南印度洋。除了继续寻找故事的主角“黑烟囱”,兼顾一些重点区域的生物多样性调查外,他还肩负着另一项重任——在西南印度洋合同区开展矿化异常调查,完成合同区的初步探勘。

  在世界各大洋发现的300多个热液喷口,也就是“黑烟囱”,大多分布在洋中脊系统。人们一度以为,只有像太平洋洋中脊这样快速扩张的区域,热液活动剧烈,才会存在多金属硫化物;在西南印度洋这样的超慢速扩张洋中脊,地壳岩浆活动不频繁,不会发现多金属硫化物。

  事实是,2007年,中国在这个“冷门区”获取了多金属硫化物及热液生物等样品,此后,中国大洋调查航次又在西南印度洋洋中脊处,陆续发现了6个热液区。

  在此背景下,2011年,中国大洋协会与国际海底管理局签订合同,在西南印度洋国际海底区获得1万平方公里具有专属勘探权的多金属硫化物资源矿区,为期15年。根据规定,2019年,中国须放弃矿区中50%的面积,2021年放弃75%的面积,最后只保留25%的面积,作为专属开采区。

  如何更好取舍?答案是,在合同区内找到更多科学家们期盼已久的多金属硫化物,并进行资源量评估。不过,要在10年内将这片平均水深约3000米的深海海底摸清楚,找出其中多金属硫化物较为丰富的2500平方公里海域,并非易事。

  且不说大洋深处风浪说来就来,科考作业常常要“看天”,单就多金属硫化物探寻而言,就是件“高精尖”的技术活。邓显明说,“与富钴结壳、多金属结核在大洋洋底大面积成片分布不同,多金属硫化物呈点状分布,且极不规律,而洋中脊地形异常复杂”。有多难?有人曾比喻从洋底获取多金属硫化物样品的难度,如同“从三层楼上用鱼钩钓取地面上的一根针”。

  幸运的是,凭借几代大洋人默默奉献、忘我付出,今年,中国有望基本完成合同区内90%的阶段I的勘探任务。“未来5年,中国将完成阶段II矿化异常区调查的主体工作,并力争完成50%的区域放弃,开展阶段III的部分工作。”邓显明表示。(沈 慧)

编辑:张晓琪
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