挺近深淵:人類對(duì)海洋最深處的探險(xiǎn)

來源于:知識(shí)就是力量雜志
發(fā)布時(shí)間:2023-10-17 15:46:42
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長期以來,我們對(duì)海洋的了解一直集中在最上層的水域——從海洋表面到200米深處的光合作用帶(Epipelagic Zone)。在這一層,陽光中大部分的可見光都可以照射進(jìn)來,海洋表層的浮游植物就生存在這里。我們認(rèn)識(shí)的大多數(shù)海洋生物都是生活在這個(gè)深度范圍里,但是這層海洋僅占海洋總量的5%。

再向下走,我們來到200~1000米的中層帶(Mesopelagic)

中層帶有時(shí)候也被叫作暮色帶(twilight zone) 或者中水帶 (midwater zone),穿透到這一層的光線已經(jīng)相當(dāng)昏暗,也就是從這一層開始,我們能夠看到產(chǎn)生冷光的生物發(fā)出的閃爍光線;許多相貌奇特,長得奇形怪狀的魚都在這一地帶生活。人類制造的大部分潛艇的常規(guī)作業(yè)深度也都是在這個(gè)區(qū)間范圍。


再往下就是從1000米深度延伸到4000米深的深層帶(Bathypelagic Zone)

這里唯一的可見光是那些發(fā)光生物產(chǎn)生的,盡管這里的水壓巨大,但大量生物在此生存,抹香鯨也可以潛到這個(gè)深度來尋找食物。由于缺少光線,這個(gè)深度中的多數(shù)生物都是黑色或者紅色。


之后便來到了深度從4000米延伸至6000米的深淵帶(Abyssopelagic Zone)

這里不僅黑暗,而且寒冷,水溫接近冰點(diǎn)。在這里存在的生物多數(shù)是無脊椎動(dòng)物。

從深層帶開始,便沒有光合作用了,因此也就沒有植物,極少有動(dòng)物有能力生活在深海中。所以說90%以上的深海我們沒有探索過,那里要不就是一片荒蕪,要不就是充滿驚喜。


而這其中最大的未知領(lǐng)域位于深海海溝內(nèi)幾千米處的水下

深海帶(深淵帶以下的地方,也被稱為超深淵帶)的黑暗吞沒了一切,壓力超過了海平面的幾百倍,這一層從6000米深一直下降到10000多米,一般只有在海溝和海底峽谷中才能找到這么深的地方。盡管這里有難以想象的壓力和冰冷的海水,但依然可以發(fā)現(xiàn)生命,如藍(lán)海星和管蟲(tube worm)這樣的無脊椎動(dòng)物在這里興旺地生長。

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無法預(yù)知的深淵



海洋最深處是無法預(yù)測的,海底的巨大壓力有可能造成艙體爆裂,從而使探險(xiǎn)者直接壓扁在潛水器里;若出現(xiàn)機(jī)械故障,探險(xiǎn)者則可能被困在海底凍死;潛艇里若零配件著火,探險(xiǎn)者可能會(huì)被燒死……

盡管要面對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn),但依然有若干探險(xiǎn)家挑戰(zhàn)了地球最深的深淵——馬里亞納海溝。不過,要想完成這種萬米深潛,潛水器需要足夠堅(jiān)固以承受海底高壓,需要足夠敏捷以應(yīng)對(duì)崎嶇的深海地形,需要足夠大以容納駕駛員和科學(xué)家,需要配備足夠維持生命的系統(tǒng),同時(shí)又要足夠輕便以便隨船運(yùn)輸。在巨大的壓力下,那些線纜、螺栓、電路板和電池都必須在腐蝕性鹽水中具有防故障功能,它們必須維持高標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),標(biāo)準(zhǔn)越是高,設(shè)計(jì)越是昂貴。

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馬里亞納海溝



60年前的潛水發(fā)現(xiàn)



1960年,美國海洋攝影師唐·沃爾什(Don Walsh)和瑞士海洋學(xué)家雅克·皮卡德(Jacques Piccard)對(duì)馬里亞納海溝進(jìn)行了首次科學(xué)探險(xiǎn),只是在5小時(shí)的下潛后,兩人只在洋底停留了短暫的20分鐘,并測量出下潛的深度為10916米。令人驚奇的是,在這樣的海底,兩位科學(xué)家竟看到有一條魚和一只小紅蝦在游動(dòng)!



挑戰(zhàn)自我的探險(xiǎn)家



54歲的探險(xiǎn)家維克托·維斯科沃(Victor Vescovo)在完成攀登完七大洲最高峰和到達(dá)南北兩極的“探險(xiǎn)家大滿貫”之后,覺得這些探險(xiǎn)其實(shí)也沒那么難,他得找更艱難的挑戰(zhàn)任務(wù)。于是,他把目光瞄向海洋,并設(shè)計(jì)了一次探險(xiǎn)征程——一年內(nèi)完成“五大洋最深點(diǎn)”的探險(xiǎn)目標(biāo)。

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探險(xiǎn)家維克托·維斯科沃(Victor Vescovo)


維斯科沃設(shè)計(jì)的這次探險(xiǎn)航行,途中不僅繪制了深海的許多區(qū)域,這個(gè)科研小組也收集了深海樣本用于研究,包括棲息地測繪、描述新的地質(zhì)特征、發(fā)現(xiàn)新物種以及研究遺傳連通性和對(duì)這些極端海洋環(huán)境的生物適應(yīng)性。他自己打趣說,這個(gè)任務(wù)的難度介于“近地軌道漫步”和“逃離火星”之間,畢竟有12個(gè)人曾經(jīng)在月球表面行走過,但是只有3個(gè)人去過地球的最深處。

他的潛水器高3.66米,重12.5噸,看起來像一個(gè)巨大的軟墊信封,通體白色,正方形邊緣逐漸變細(xì)。潛水器大部分由高度專業(yè)化的特殊材料組成,球體的三個(gè)可視窗口由懸浮在聚合物樹脂中的微小陶瓷球制成,這是唯一能夠提供浮力并保持不破碎的材料。

潛艇底部的壓力船殼是個(gè)鈦球,厚度達(dá)8.89厘米,直徑為1.52米,座艙內(nèi)有兩個(gè)座位。在最深的海溝中,這個(gè)金屬球承受的壓力相當(dāng)于在上面放一架滿負(fù)荷的747巨型噴氣機(jī)。鈦是一種堅(jiān)硬的金屬,圓形能承受最大壓力,但是當(dāng)球體上出現(xiàn)窗口時(shí),受力結(jié)構(gòu)就很容易被水壓擠癟。為此,設(shè)計(jì)師選擇了一個(gè)杯形窗戶來處理這個(gè)問題,玻璃材質(zhì)是丙烯酸,玻璃和窗框之間有部分空隙。海底的水壓會(huì)把玻璃往里擠7毫米,但玻璃的韌性依然能抵御巨壓。

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球體的三個(gè)可視窗口使它看起來像外星人的臉


2019年4月,維克多·維斯科沃駕駛自己的深潛限制因子號(hào)潛水器成功下潛到馬里亞納海溝底部,創(chuàng)造了10928米的人類深潛全新世界紀(jì)錄,他也完成了一年五大洋多個(gè)最深點(diǎn)的下潛,完成了這個(gè)難以置信的海洋大挑戰(zhàn)。



深海探險(xiǎn)商業(yè)嘗試



很多國家有兩個(gè)方向的科學(xué)探索計(jì)劃:一個(gè)是宇航探險(xiǎn),另一個(gè)則是海洋勘探,但這兩種科研計(jì)劃都很困難且昂貴,且國家對(duì)海洋勘探的支持遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于宇航探險(xiǎn)。比如,美國給予美國國家航空航天局探測太空的年度預(yù)算有40億美元,而給與國家海洋與大氣管理局的勘探研究預(yù)算僅有3600萬美元。因此,商業(yè)化的介入有可能對(duì)海洋探險(xiǎn)有所幫助。

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潛水器內(nèi)部圖景


比如,現(xiàn)如今私人潛水艇行業(yè)仍處在萌芽階段——畢竟能買得起潛水艇的研究機(jī)構(gòu)不多,而保養(yǎng)維護(hù)和運(yùn)輸?shù)某杀疽蔡?。目前全世界共有若干家潛艇公司,保?0~30艘私人載人潛水艇。這些潛水艇的擁有者常常提供租賃服務(wù),價(jià)格范圍不等,租金有的達(dá)到一天3萬美元。一些人希望租用潛水艇來獲得新的旅游體驗(yàn),也有研究團(tuán)體租用潛水艇去搜尋新的海洋生物或探索海底沉船。

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海溝八日游旅行包括3次下潛和3天的休息,這方便潛水器的下潛維護(hù)


又比如,現(xiàn)如今馬里亞納海溝已經(jīng)有4位探險(xiǎn)家涉足,而第五位很可能是一個(gè)付錢的旅游觀光客——購買價(jià)值75萬美元的船票就可以享受到海溝八日游。近期,維克多·維斯科沃的深潛限制因子號(hào)開始進(jìn)行商業(yè)化嘗試,可以說它是世界上第一個(gè)商用的深海潛水服務(wù)。據(jù)報(bào)道,已經(jīng)有一人報(bào)名,很多人都在期待看到這種新技術(shù)對(duì)未來海洋探險(xiǎn)的影響。

另外,超深度潛水器的商業(yè)化嘗試也是一種補(bǔ)充,這能讓更多人去關(guān)注海洋。

詩人奧登(Auden)說過,“千萬人的生活里可以沒有愛,卻沒有一個(gè)人能離開水”地球上97%的水體是海洋,沒有藍(lán)色的海洋,就沒有綠色的地球,讓我們對(duì)海洋以敬畏的心態(tài)來學(xué)習(xí)、了解、探索和保護(hù)它。