深海充滿神秘色彩,探索深海一直是人類的夢想。歷史上,人類對深海的認知非常有限。進入20世紀,隨著深海探測技術不斷突破,人類才慢慢揭開深海未知世界的神秘面紗。
從海洋外面探索海洋
全球海洋平均深度約3680米。通常將海平面200米以下水深的黑暗海域稱為深海,所以大洋95%是永恒的黑暗。深度每下降10米,就會增加一個大氣壓,全球洋底平均有300多個大氣壓。黑暗無光、海水壓力巨大、海底地形復雜,想要進行深海探測,就必須發展相應的技術。
20世紀30年代,人們開始使用物理波通過遠距離非接觸的方法,從海洋外面來探索海洋。20世紀中期,遙感技術的發明帶來了海洋探測手段的革命。利用遙感技術,科學家能夠從空中對海洋進行大面積觀測。但是遙感的電磁波局限在探測海洋的頂層,進入不了深海。之后,能在海水中自由傳播的聲波,成為海洋水文測量和水下通訊的主要手段。對海底地震波的追蹤,也成為探索海底地質結構、揭示地球內部物質組成的重要手段。
進入海洋內部的深潛技術
首先為人類進入深海提供“入場券”的是深潛技術。最早的深潛器是兩位美國科學家乘坐的空心潛水球,1930年在百慕大首次成功下潛到水下183米。1960年,瑞士人設計的“的里雅斯特”號深海潛水器,承載兩人深潛到馬里亞納海溝的10916米處,停留了20分鐘,一舉打破深潛的最高紀錄。此后,又逐步出現能夠在水下移動、采樣,具有探測功能的深潛器。目前,世界上只有中國和美、法、俄、日5個國家擁有載人深潛器。
近年來,我國自主設計和研制的“蛟龍”號、“深海勇士”號和“奮斗者”號深潛器累計下潛超過1000次,下潛深度覆蓋了大洋縱深萬余米的“全海深”。我國還陸續研制出應用范圍更廣的無人深潛器和深海機器人,包括遙控水下機器人、自主水下機器人、混合式自主遙控水下機器人、水下滑翔機等,初步建立起全海深潛水器譜系,具備了全海深探測與作業能力。

圖片圖為2023年5月26日,潛航員為“深海勇士”號載人潛水器解開與“探索一號”科考船相連的纜繩,為載人潛水器下潛做準備。新華社記者 蒲曉旭/攝
“下海”加“入地”的大洋鉆探
在深海海底鉆探地殼,涉及深海探索中難度最高、耗費最大的技術。
國際大洋鉆探計劃是由全球20多個國家參與合作的國際研究計劃,1968年正式運作,半個多世紀以來在全球各大洋鉆井4000多口、取芯(即對地層進行巖石取樣)超過49萬米,所取得的研究成果證實了海底擴張等理論,揭示了深海極端生命和資源的奧秘,從根本上改變了人類對地球的認識。
1998年,我國加入國際大洋鉆探計劃。1999年,我國科學家自主設計和主持的第一個南海大洋鉆探航次,實現了南海深海鉆探零的突破。2014年到2018年,我國又相繼完成3個鉆探航次探索南海成因,使南海成為大洋鉆探研究程度最高的邊緣海。
從深海打鉆探索地球內部是科研發展趨勢,未來,大洋鉆探在深海和地球科學中的地位還將繼續攀升。
常駐深海的海底觀測網
深海觀測,不僅需要從海面向下探索,而且需要從海底向上觀測。海洋科學也不滿足于短暫的考察,而是追求進入海洋內部進行原位的長期連續觀測。于是,海底觀測網應運而生。
海底觀測網將各種傳感器放到海底,用光電纜聯網接到岸上,把測量所得信息傳送回來。傳感器與穿梭在節點之間的自主水下機器人、著陸器等多種設備配合運行,構成功能強大的深海觀測系統,直接在水下分析信息,從而實現從海底到海面全天候、長期、連續、實時、綜合的原位觀測。
海底觀測網是21世紀的新事物,第一個大型觀測網是2009年在加拿大建成的“海王星”網。2015年,日本建成纜線長5700千米的海溝海底地震海嘯觀測網(S-net),專門預警地震海嘯。2016年,美國的海底觀測網(OOI)投入使用,包括區域網、近岸網和全球網三大部分,是目前規模最大的海底觀測網。我國也已經啟動了大科學工程,匯集各學科、各領域、各層次科技資源,正在東海和南海建造海底科學觀測網。
“深潛”、“深鉆”、“深網”合稱“三深”,構成當前進入深海內部進行科學探索的主力。經過近一個世紀的探索,人類極大拓展了對深海的認知。
更多閱讀:汪品先《深海探索:更好認識海洋》
來源:求是網
編輯:陳鳳