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藏在大海深处的秘密
添加时间:2011-8-30  作者:袁于飞  来源:光明日报  点击:1615  
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  长达六七厘米、由一个细胞构成的原生动物,尾巴细长如老鼠的鼠尾鱼,浑身晶莹剔透的龙虾和海参,含30多种金属元素的锰结核……比1956年在戛纳电影节引起轰动的深海题材纪录片《静谧的世界》更逼真独特的画面让世界为之惊叹——2011年8月18日,中国首个自主设计的深海载人潜水器“蛟龙号”凯旋,再现了5000米海底的神奇。

  “每一个寂静的夜晚,我都能在梦里看见你、触摸你,因而确信你仍在守候……”每当电影《泰坦尼克号》主题曲那婉转凄美的旋律缓缓流淌,总会有人想起1985年美国“阿尔文”载人深潜器在大西洋海底和她的一面之缘。然而,除了这些鲜为人知的秘密,大海深处还有什么?海洋还将给人类带来什么惊喜?

  让我们把目光投向深邃的大海深处,去一探究竟……

  “蓝色圈地”:决定世界未来经济格局

  海平面200米以下,光和声音就几乎匿迹,到处蔓延着无边的黑暗和寂静,并且温度极低。人类为何如此热衷于深海探测?矿产资源,这是最重要的答案!因为一些战略性的资源,只有在深海才富有。

  众所周知,地球是个名副其实的“水球”,海洋面积占地球总面积的70.8%。从专业角度讲,1000米以下才叫深海。深海虽多奇观,但并非五光十色。相反,海平面200米以下光和声音就几乎匿迹,到处漫延着黑暗与寂静。海底环境恶劣,高压低温,地震和火山频发,深海潜水探测器在海底失踪的事时有发生。

  那么,除了好奇心,人类为何热衷深海探险?

  矿产资源,这恐怕是最重要的答案!1994年生效的《联合国海洋法公约》规定:国际海底及资源是全人类共同继承财产。这块“区域”总面积约为2.517亿平方千米,占海洋面积的69.7%。海洋资源主要包括油气、可燃冰(又称天然气水合物)、金属矿产等,有些资源只有深海才富有,比如分布在水深4000-6000米海底,富含铜、镍、钴、锰等金属的多金属结核,具有商业开发潜力的就达700亿吨;还有在海底山表面的富钴结壳、分布在大洋中脊和断裂活动带的海底热液硫化物。另据国际天然气潜力委员会初步统计,如果把世界各大洋“可燃冰”的总量换算成甲烷气体,大约相当于世界煤、石油和天然气等总储量的两倍!

  海底生物资源也极其丰富。据2010年全球海洋生物普查公布的数据,海洋生物总量估计有百万种,大量未知的生物集中在深海。海底热液区的温度可以达到400摄氏度,压力可以在50Mpa以上,生活在这里的生物,其基因和活性酶有特殊价值,目前已经形成数十亿美元的开发规模。

  海底丰富的资源,让面临资源危机的人类看到了希望。围绕大洋,世界已形成深海采矿、深海生物基因技术、深海技术装备制造等产业群。因为深海海洋经济前景广阔,以占有更多资源为目的的“蓝色圈地”在科技强国间悄然展开,“谁拥有海洋,谁就拥有世界”正为实践所证实。

  深海探险:一半海水,一半火焰

  水深每增加10米,就相当于增加一个大气压。普通人只能潜到水面以下20米左右。到了5000米海底的水压,就相当于一个手掌大面积要托起5辆10吨的卡车重量。

  “蛟龙号”的金属机械臂在5000米海底取锰结核时,竟引起了海底生物好奇的围观。在高清摄像头前,一只龙虾挥舞着触须,十分可爱,像是对初来乍到的“客人”挥手致意:“你们是怎么来到深海的?”

  第一个有实用价值的潜水器是英国人哈雷于1717年设计的。当时,潜水器是没有动力的,须由管子和绳索与水面上的母船保持联系,用来探寻沉船宝物。现代深海潜水器是二战以后,从潜艇技术发展而来,跟潜艇的主要区别是不能完全自主运行,必须依靠母船补充能量和空气。

  到深海去,遇到的最大挑战是海水压力。水深每增加10米,就相当于增加一个大气压。普通人只能潜到水面以下20米左右。到了5000米海底的水压,就相当于一个手掌大面积要托起5辆10吨的卡车重量。所以深海潜水器主体结构材料应该耐压,一般采用的是钛合金,具有比重小、强度高、耐高温、抗腐蚀性强、无磁性等优点。俄罗斯的阿尔法级、塞拉级、麦克级、阿库拉级、台风级和深潜研究型核潜艇都大量使用了钛合金。

  现代深海载人潜水器是现代工业技术的精华,涉及水下推进系统、液压源、高压海水泵等技术,还有钛合金加工技术等,一般可完成多种科学研究及救生、修理、寻找、探查、摄影等工作,目前只有美国、法国、俄罗斯、日本和中国拥有。

  除了技术层面,下潜人员的心理素质也要过硬,其选拔的严格程度跟选航天员不分伯仲。因潜水器的内部装有监视器、操纵台、空气清理系统、与地面联系的水声电话、机械手操纵杆等,还有许多在紧急情况下使用的设备,如灭火器、救生衣、氧气瓶。此外,还配有声纳、配重块等其他设施,这样直径两米的球体空间就显得十分狭小,在这种密闭空间和海底恶劣的环境下长时间工作,心理压力可想而知。

  深海:“庐山真面目”只露了1%

  深海中上演着和陆地完全不同的生存故事,许多生物能悠然呼吸着二氧化硫等剧毒气体。尽管现在很多国家的潜水器可以到达99%的海底,但人类对海底的认知可能还不足1%。

  当人类探索深海的梦想与现代科学技术相拥,通往海底的大门便徐徐打开了。

  进入二十一世纪,发展深海经济成为各沿海国家的重要战略举措。美国、欧盟、英国、加拿大、俄罗斯、日本等相继出台了国家战略计划,加大了对深海科技的投入。我国撒向深海的巨网也已全面铺开,据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》,将重点研究开发海底“可燃冰”勘探开发技术、金属矿产资源海底集输技术等。

  但是,深海对人类来说,虽是资源宝库,也可能是恐怖的噩梦。风暴潮、海啸、拉尼娜现象等,都可以造成极其严重的灾难。2004年11月26日,发生在印度洋海底强烈的地震和海啸共造成约20万人死亡,数万人失踪。

  尽管现在多个国家的潜水器可以到达99%的海底,然而,人类对海底的认知可能还不足1%。深海,依然有许多未解之谜,比如,那里还有几十万种不知名的深海生物摇曳生姿,很多生物还上演着和陆地上完全不同的生存故事,能悠然呼吸着二氧化硫等剧毒气体;那里还可能隐藏着解开地球起源奥秘的钥匙。

  我们期待着,越来越多的秘密被解开,人类迈向深海的历史翻开新的一页。

  ●链接一:大海到底有多深?

  海底是崎岖不平的,全世界海洋中深度大于6000米的只占总面积的1.2%。其中,位于太平洋中西部马里亚纳群岛东侧的马里亚纳海沟,是一条非常著名的海沟。这条海沟全长2550千米,为弧形,平均宽70千米,大部分水深在8000米以上。这里最大水深在斐查兹海渊,为11034米,是地球的最深点。

  ●链接二:人类深海下潜的纪录

  1948年,瑞士的皮卡德制造出“弗恩斯三号”深潜器并下潜到1370米。虽然载人舱严重进水,但开创了人类深潜的新纪元。

  1951年,皮卡德和他儿子造出了著名的“的里雅斯特”号深潜器。深潜器长15.1米,宽3.5米,可载三人。1953年9月在地中海成功下潜到3150米。1955年,“的里雅斯特”号卖给美国,同时皮卡德和他儿子为美国建造新型的深潜器。新的“的里雅斯特”号于1958年建成,首次试潜就达到5600米,第二年达到7315米。

  1960年,美国海军“的里雅斯特”号载人潜水探测器首次搭载两名潜水员下海,在世界上最深的马里亚纳海沟下潜了10910米,创下了载人潜水器下潜深度的世界纪录。

  1997年,日本已建成能深潜到世界最深的马里亚纳海沟探测的深海无人探测器“海沟”号。不幸的是,2003年6月30日,日本海洋科技中心宣布,“海沟”号深海无人探测器在日本附近的太平洋海域失踪。

  ●链接三:海藻变“汽油”

  2007年,日本启动了大型海藻的生物质能研究计划OSP项目,利用马尾藻大规模生产汽车用乙醇。该项目计划在日本海沿岸水深400米的海域建立栽培场。预计到2020年,栽培面积将达一万平方千米,一年将可收获6500吨的干藻,生产约200万升的乙醇,可以替代现有日本全国汽车耗油量的三分之一。

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