□ 文/中國海洋研究委員會主席、著名海洋地質(zhì)學(xué)家、中科院院士 汪品先

在數(shù)千米深海海底以及其下地層數(shù)百米的深處，有一個神秘的“黑暗生物圈”，“圈里”的生物新陳代謝極端緩慢，有的甚至已經(jīng)活了幾十萬、幾百萬年。它們在生物技術(shù)上的價值不可估量。同時，深海大洋還蘊藏著十分豐富的能源資源，將成為人類未來能源的“供應(yīng)基地”。

時代召喚：中國應(yīng)走向深海大洋

近半個世紀前，學(xué)術(shù)界前輩提出“上天、入地、下?！?，指出了我國地球科學(xué)進一步發(fā)展的方向。到如今，不僅衛(wèi)星游弋、飛船載人，而且正在積極作探月準備；大洋鉆探、大陸鉆探先后在我國實現(xiàn)；海底深潛也已經(jīng)指日可待。與半個世紀前相比，我國科學(xué)界對地球的觀測能力已經(jīng)不可同日而語。

然而，假如將我國海洋、固體地球和大氣的研究比作地球科學(xué)中海陸空三軍的話，那“海軍”就是三者中的弱勢；其中面向深海大洋的研究，又屬“弱”中之“弱”。而這與當今世界的走向大相徑庭。一方面，近半個世紀以來，世界地球科學(xué)的突破點，主要在于深海研究；另一方面，1994年國際海洋法公約生效以后，對專屬經(jīng)濟區(qū)以外深海大洋的國際競爭日趨激烈。美國正在討論要將海洋投入增加一倍，日本建造了比美國大三四倍的大洋鉆探船，相互攀比在海上爭雄；亞洲國家如韓國也提出“海洋開發(fā)的全球化與信息化”的目標，走向國際競爭。

中國擁有世界上最大的地球科學(xué)研究隊伍之一，但長期以來缺乏深海大洋研究的力量。因此，深海研究在學(xué)術(shù)上已經(jīng)成為制約我國地球科學(xué)進一步發(fā)展的“瓶頸”，在應(yīng)用上也難以適應(yīng)國際海上權(quán)益與資源之爭的形勢。目前無論從國家需求或者從我國實力出發(fā)，都到了“沖出亞洲，走向深?！钡臅r候；重新考慮我國在國際地球科學(xué)中的定位，已經(jīng)迫在眉睫。

深海海底：不為人知的“黑暗生物圈”

一部科學(xué)史，其實也就是人類視野不斷拓寬的歷史。人類文明從大陸萌發(fā)，始終以地面作為基本的活動平臺。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，盡管“入地”的能力還遠不如“上天”，卻已經(jīng)能夠穿過水層，探索深海洋底的秘密。

在太空中，地球是目前已知唯一呈藍色的行星，水是地球最大的特點，也是地球上生命發(fā)育的基本條件。但是水又是阻撓人類認識地球的最大障礙：地球表面13億多立方公里的水，如果鋪平了，能覆蓋整個地球兩千多米厚。好在97%的水都集中在海洋里，可是平均水深3800米的海洋又占地球表面71%。幾千年來，人類社會在大陸上生生息息，把遠離自己的海洋留給神話世界，何時才能透過幾千米的水深看到大洋的“真面目”？

近半個世紀之前，深海測量技術(shù)發(fā)現(xiàn)深海洋底也有高山峻嶺，全世界有8萬公里長的山脊蜿蜒在各個大洋，而大西洋的中脊恰好與非洲和南美的岸線平行，此時人們才恍然大悟，原來大陸和大洋的巖石圈是分成若干“板塊”的整體。陸地和海底的山脈，都是板塊移動的產(chǎn)物，無論走向、位置都有它的道理。

同樣，沐浴在陽光下的人們，看慣了飛禽走獸、樹木花草，決不會對“萬物生長靠太陽”產(chǎn)生懷疑。是深海海底“黑暗生物圈”的發(fā)現(xiàn)，開辟了新的視野。上世紀70年代末，Alvin號深潛器在東太平洋發(fā)現(xiàn)了近百度的高溫，原來有“黑煙”狀的含硫化物熱液從海底噴出，冷卻后形成“黑煙囪”聳立海底。更為有趣的是，在熱液區(qū)生活著大量的動物群，說明地球上不僅有在常溫和有光的環(huán)境下通過光合作用生產(chǎn)有機質(zhì)的“有光食物鏈”，還存在著依靠地球內(nèi)源能量即地?zé)嶂С?，在深海黑暗和高溫的環(huán)境下，通過化合作用生產(chǎn)有機質(zhì)的“黑暗食物鏈”?，F(xiàn)在，這類熱液生物群在各大洋發(fā)現(xiàn)的地點已經(jīng)數(shù)以百計，離我們最近的就在沖繩海槽。

黑暗食物鏈的基礎(chǔ)，是在還原條件下進行化合作用制造有機質(zhì)的原核生物，包括細菌與古菌，推測與生命起源時的生物群相近。不只是海底，近年來人們發(fā)現(xiàn)在數(shù)千米深海海底下面地層數(shù)百米的深處，還有微生物在地層的極端條件下生存，這種“深部生物圈”雖然都由微小的原核生物組成，卻有極大的數(shù)量，有人估計其生物量相當全球地表生物總量的1/10。可以說，海底生物，具有不可估量的技術(shù)價值。

大洋鉆探：揭開地球環(huán)境的“歷史檔案”

為了解自己生存環(huán)境的變化，人類對地球的視野不但要在空間上拓寬，也需要在時間上擴展。當前人類正經(jīng)歷著一個環(huán)境高速變化期，未來演變方向的正確預(yù)測將涉及子孫后代的命運?？上в猩男行?，至今只知道一個地球，缺乏橫向比較的機會。因此，預(yù)測未來只能從縱向比較中去尋找類比，就像我們從社會歷史中吸取經(jīng)驗一樣。地球的環(huán)境演變，在不同場合留下了各種各樣的“歷史檔案”，唯獨在深海沉積中留下的最為連續(xù)、最為全面。

世界各國都在著手大洋鉆探。2008年10月，新的國際“綜合大洋鉆探計劃”(IODP)正式開始，而且規(guī)?？涨埃耗甓阮A(yù)算將高達1.6億美元，是原來3-4倍。日本政府斥資6億美元建造57，000噸的“立管鉆探船”，美國也將重建鉆探船，歐洲力爭成為新計劃的“第三條腿”，我國也已作為參與成員的身份加入。IODP的10年計劃（2003-2013）要進一步鉆探天然氣水合物區(qū)，查明其分布和成因；進一步鉆探“深部生物圈”，揭示可能占全球微生物總量2/3的海底地下世界；進一步鉆探深海熱液區(qū)，探索“洋底下的海洋”。日本“立管鉆探船”打破了原來大洋鉆探的進尺深度限制和含油氣區(qū)的禁忌，將要追索太平洋的震源帶，甚至鉆進地殼深部，直至打穿地殼，實現(xiàn)科學(xué)界夢寐以求的理想。

深海資源：世界未來的能源“寶藏”

當前，全球深海石油資源還遠遠未開發(fā)，甚至說還沒完全弄清楚?，F(xiàn)在我國南海已經(jīng)找到了深海石油。世界上有幾個大的深海油區(qū)，如北海就是一個非常富的深海油區(qū)，英國、挪威、墨西哥灣也都發(fā)現(xiàn)了很大深海油區(qū)。預(yù)計未來40%的石油資源將來自于深海。當然，與世界上所有的礦物能源一樣，深海石油如果開發(fā)過度，肯定也會枯竭。

深海里另一個重大發(fā)現(xiàn)，是天然氣水合物，也叫“可燃冰”。我們接觸到的甲烷天然氣通常呈氣態(tài)，然而它在海底的低溫、高壓條件下可以與水結(jié)合，呈固態(tài)埋藏在海底?！翱扇急笨此票?，一點火即可以燒起來，就像火燒冰激凌一樣。1體積的天然氣水合物可以放出160個體積的甲烷來，其能量密度是煤的10倍，常規(guī)天然氣的2-5倍，燃燒后幾乎無污染。因此可以說，天然氣水合物是甲烷的天然儲庫。這種“可燃冰”大量存在于海底大陸坡上段500-1000米處，有人預(yù)測，全球“可燃冰”的總量，相當于人類用過的所有化石能源（包括煤、石油、天然氣）總量再乘以2。在我國南海和東海已發(fā)現(xiàn)了儲量巨大的“可燃冰”。據(jù)測算，僅我國南海的可燃冰資源量就達700億噸油當量，約相當于我國目前陸上油氣資源量總數(shù)的1/2。盡管目前“可燃冰”仍處于科學(xué)研究階段，但可以肯定，“可燃冰”將成為人類新的后繼能源來源。

海底探測：人類“第三只眼”看地球

隨著高科技的發(fā)展，海底觀測系統(tǒng)正在成為新的熱點。假如把地面與海面看作地球科學(xué)的第一個觀測平臺，把空中的遙測遙感看作第二個觀測平臺，則在海底建立的將是第三個觀測平臺，仿若人類探索地球的“第三只眼”。

海底觀測平臺的建設(shè)將從根本上改變海洋研究觀測的途徑，同時也必將推向全球，實現(xiàn)海底聯(lián)網(wǎng)國際化。近10年來，我國開展了太平洋海底資源調(diào)查并劃得了開辟區(qū)，參加了國際大洋鉆探并在南海取得成功，然而，深海研究仍然滯后于發(fā)達國家。因此，我國應(yīng)將深海觀測系統(tǒng)列入“中長期發(fā)展規(guī)劃”。無論從2020年實現(xiàn)經(jīng)濟大國的目標還是從能源與安全的保障出發(fā)，都要將深海大洋列為科技發(fā)展的重點。其次，建設(shè)深海海底觀測平臺是走跨越式途徑發(fā)展深海科技、直接進入國際前沿的重要舉措。其三，基于目前我國地震監(jiān)測和深海油氣勘探方面的海底觀測需求，應(yīng)由有關(guān)部門與地方共同建設(shè)多功能的海底觀測站，并利用合作渠道取得國際經(jīng)驗。

如果海洋建了深度觀測網(wǎng)，海洋內(nèi)生物的災(zāi)害、海嘯等，我們都可以預(yù)測，也就是說，你將來可以在家里的電視機上，看海底火山爆發(fā)現(xiàn)場直播，可以提前幾秒鐘預(yù)警地震，這將是非常大的進步。此外，開發(fā)深海，人類也出了不少“奇招”，如海底旅游等。

總之，深海大洋不只是人類了解地球亟待填補的空白，也是國家資源和安全保障之所系。深海石油、氣體水合物和基因資源的開發(fā)利用，深海探索和海底觀測新平臺的建立，又為高科技的發(fā)展提供了新機遇。隨著近年來科研投入的增加，我國不僅在人數(shù)上、而且在硬件實力上也已經(jīng)成為地球科學(xué)的大國，能否在規(guī)劃任務(wù)的設(shè)計中，將視野擴展到深海大洋，這必將影響甚至決定我國地球科學(xué)未來的走向，以及對地球系統(tǒng)科學(xué)未來的國際貢獻。