深海科學探索史話：五百年從海面到馬裡亞納海溝

海洋，覆蓋著地球表面的百分之七十，身為陸生生物的人類，對海洋既有天生的敬畏，也有對深海未知的好奇；因為海洋的廣闊和深潛技術的局限性，常常有人笑稱，我們對海洋的了解還不如對三十八萬公裡外的月亮充分。

相對於毫無生機而單調的月球，地球的深海更加富有生機，探測一片數平方公裡的海床，遠不足以讓我們斷定深海生態的概況，我們的確對海洋還很陌生。按照當今海洋學家估計，深海中90％至95％仍是一個謎。

生機之地——海洋

什麼是深海勘探？

&34;一詞對每個人的含義都不相同，對於普通人，超過百米就算深海了。對於漁民來說，深海是較淺大陸架以外的所有海域。

對科學家而言，深海是海洋的最深層，還在溫躍層以下（位於海面以下100—200 米左右、溫度和密度有巨大變化的薄薄一層），一般為1800米以下的水層。

在溫躍層之後，在沒有現代儀器的幫助下，人們將很難知道深度是多少，因為陽光早已無法穿透，周圍環境永遠都是黑暗的，極冷的（在3000米以下溫度介於0到3攝氏度之間），水壓比海面標準大氣壓高出1000倍以上。

從古羅馬作家普林尼記錄想像深海到19世紀末，人們都認為深海是一片死氣沉沉的荒原，沒有生物可以在那裡生存。在二十世紀後後，隨著船舶技術發展，電子信息技術幫助人們涉足人無法達到的地方，才認識到深海其實是地球上最大的生物棲息地。

為了深潛器能去探索這片寒冷，黑暗，高壓水層。深海勘探融合海洋學，生物學，地理學，考古學和工程學；雖然到現在深潛技術仍然十分笨拙，但已經能夠瞥見海洋最深處的神秘風景。

深海勘探簡史

深海勘探的歷史相對較近，不是因為古人沒有嘗試，首先是需要詳細的文字考察記錄，第二是需要較先進的技術來進行深海勘探。再過一年，我們將度過深海探測五百年這個時刻。

• 1521年：第一個為了證明地球是圓的，進行環球航行的麥哲倫率先進行了深海探索活動，船隊航行在太平洋上，試圖使用一條730米繩索來測量太平洋的深度，除了島嶼附近的海域，長繩在茫茫大洋上均無法觸底，人們發現在太平洋上哪裡都是深淵。

麥哲倫船隊的環球航行

• 1818年：英國約翰·羅斯爵士聲稱自己使用深網捕到了大約2000米深度處蠕蟲和水母，這些實物證據開始動搖西方一千八百年深海無生命論。

• 1842年：儘管羅斯爵士的發現已經公開二十餘年，生物學家愛德華·福布斯還是提出了深淵理論，指出生物多樣性會隨著深度而減少，並且生命無法在超過550米深度的水層中生存，不過只是假說，並沒有試驗數據支撐。
• 1850年：麥可·薩斯通過深網在800米處捕到了多種深海魚類，生態系統顯然很複雜，直接用證據駁斥了福布斯的深淵理論。

英國海軍挑戰者號護衛艦

• 1868-1876年：英國海軍資助蘇格蘭博物學家和海洋動物學家查爾斯·湯姆森開展深海考察，1872年12月21日考察團乘坐英國海軍挑戰者號護衛艦從樸茨茅斯啟程，歷時三年半航行十三萬公裡，進行了492次深海測深，133次深海海床挖泥，151次露天拖網和263次連續水溫觀測，發現水下4427米的生物，共新發現4717個海洋新物種；深淵論自此銷聲匿跡。

• 1930年：紐約富豪奧蒂斯·巴頓設計了第一個球形深潛器，並於1930年6月與美國生物學家威廉·比比在百慕達群島外進行深潛。他們成為了首批活著進入深海的人類，下潛到180m創造了首次深海潛水紀錄。

海洋最深處——馬裡亞納海溝

• 1934年：奧的斯·巴頓刷新了自己創造的潛水紀錄，達到了923米，之後受世界大戰影響實驗中斷，1949年，再次打破深潛記錄進入1370米深的海洋。

• 1956年：法國探險家伊夫·庫斯託駕駛深潛器拍攝了全彩色深海紀錄片《寂靜的世界》，在坎城電影節上映，並獲得金棕櫚獎，普通人第一次直觀認識深海的面貌。
• 1960年：瑞士海洋學家雅克·皮卡德在美國海軍資助下，製作裡雅斯特號深潛器下潛到馬裡亞納海溝10916米處觸底，截止目前依然是最大深潛記錄。

裡雅斯特號深潛器

• 1977年：海洋學家通過潛水器發現了海底火山附近熱液噴口的生態系統，這些生態系統依靠化學能，而不是太陽能。

• 1995年：美國海軍Geosat測地衛星雷達數據被解密，可以對全球海床進行製圖建模，學術界對海洋海床地形有了一個全面的了解。
• 2012年：電影導演詹姆斯·卡梅隆在馬裡亞納海溝乘坐深海挑戰者號深潛器完成深潛挑戰。

現代深海科考拓展了我們對深海的地理和生物多樣性的認識，每年深海不斷發現新的物種，揭露了地表人類活動對海洋深層次的影響，除了科研，深海科考活動也幫助人們找到大量跟隨遇難船隻沉入海底的珍貴文物，補全我們對過去的了解。

深海探索技術

像航天技術一樣，深海科考也需要新的儀器和技術。外太空是寒冷無壓力的真空，但海洋深處更加富有難度，超高壓，低溫且黑暗，加之海水的腐蝕性，萬米深潛器往往出海一次就壽命已盡。

在8世紀，維京人在繩索上掛金屬塊以測量水深。從19世紀開始，研究人員開始使用鋼纜進行測深，進入二十世紀，科學家們想到了利用聲音，科學家使用炸彈測深（將炸彈扔入海溝並記錄回聲），發現馬裡亞納海溝，菲律賓和湯加海溝的深度都超過10000米。在二十世紀五十年代後，海洋科考進入聲吶時代。

潛水活動

當人們確定海床深度後，便想看看海床是怎樣的一番景象。第一艘潛水艇由荷蘭的工程師德雷爾於1623年製造。1865年法國發明家貝努瓦·盧庫埃羅發明潛水服和呼吸器。1943年，庫斯託與埃米爾·加尼昂共同發明水肺，使用至今。

更安全的方法——機器人探索

人類已經參觀了馬裡亞納海溝底部，有人潛水器的使用費用卻令大多數科研團隊望而卻步，加之到今天，載人深潛器在滿足深潛之外，還要考慮海洋學家的生命安全，深海探測往往非常笨拙和使用範圍有限。現代深海探索大多數時候依賴於無人潛水器。

遙控潛水器ROV是由科考船上的研究人員控制的系留式水下設備，遙控潛水器通常安裝攝像機、機械臂、聲納設備和樣品容器。

自主水下航行器（AUV）無需人工控制即可運行，這些深潛器可以通過聲吶繪製海床三維地圖，測量深海溫度與化學物質並拍照，它們共同成為了今天深海科考的主力。

人類或者無人潛水器進行科考時往往在海底停留時間都不長，無法長時間收集測量數據，所以下去能看見什麼往往只能隨緣。

除了深潛器之外，在海底投放傳感器監測鯨魚的歌聲，浮遊生物的密度，海底環境的溫度、酸度、和各種化學物質濃度。這些傳感器連接著一個浮標，浮標在海面漂浮，實現與科考船的通信與對海底設備供能。

如果說地面大型望遠鏡與哈勃這樣的在軌望遠鏡是人類看向太空的眼睛的話，這些浮標就是指向深海的&34;，例如太平洋的蒙特裡監測系統（MARS），設備儀器沉入海底以監測地震斷層。

深海探索的未來

蛟龍號

現在人類依然親身參與海洋科考，我國憑藉自主設計的蛟龍號深潛器加入到深海科考浪潮中；雖然大多數科考活動都是使用來自無人潛水器和海底傳感器完成，但人必然會潛入深海，見證參與到深海科考每一次重大發現中，載人深潛器的發展不會止步，無人潛水器也會越來越智能。深海潛水技術也不將局限於地球，它們會跟隨著人類腳步，踏足其它星球，走向深海，走向星空。

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