編者按：4月2日，我國“大洋一號”科學考察船從青島出發，開始首次橫跨太平洋、大西洋、印度洋的環球之旅，對三大洋的深海海底進行地質、地球物理、地球化學、水文、生物等方面的綜合考察。

幾千米的深海不同於人們熟悉的近淺海，那裏奧妙無窮，還蘊藏著豐富的戰略金屬、能源和生物資源，是國際科學研究的前沿。美國明尼蘇達大學的地球化學家丁抗博士主持著一個高溫高壓熱液實驗室，近10年來一直活躍在深海探測領域，他曾十次乘坐美國“阿爾文”號載人潛器深入海底，他所研製的耐高溫高壓化學感測器曾參加過七八十次深潛考察。這裡請他介紹一下近年來國際深海探測的最新進展。

深海海底的極端生命現象引發人類思考——

記者：科學家們在深海海底發現了什麼？

丁抗：我們發現在幾千米的海底，沒有足夠的氧氣，也沒有陽光。但是只要火山一活動，噴出高溫的熱液，用不了多長時間，一兩個月以後再下去，你就能用肉眼看到一個新出現的生物群落，再過3年左右的時間，就可以見到一個完整的生物鏈，這是從無到有的生命産生過程。

幾千米深的海底，有幾百個大氣壓，伴隨著海底火山、岩漿活動而噴出的熱液有三四百攝氏度，如此極端的環境，居然有助於生命産生、存活，這是非常值得研究的。再比如説，我們發現海底噴出來的高溫的水，能發出可見光，用現有的物理、化學理論尚無法解釋。海底本來是沒有光的，許多動物沒有眼睛。但是有一種蝦，頭頂上長著眼睛，我們就思考它在看什麼東西。研究表明，它看到的光就是噴出來的熱水發出的可見光。再進一步研究，早期的生命是在沒有光的條件下産生的，現在的生命是靠光的，很可能最早期的生命先是學會利用這種熱液發出的光，然後逐漸演化到學會用太陽光。這都是些科學命題。

記者：海底的熱液是怎麼産生的？

丁抗：海底火山及岩漿活動使海底産生裂縫，海水進入裂縫，被岩漿所散發的高溫加熱。在高達400攝氏度及500大氣壓的條件下，熱液與海底岩石(主要是玄武岩)發生反應，把石頭裏的化學成分給抽取出來了。過去我們只知道海底火山活動形成了海底的礦産資源，現在認識到在資源産生的同時，也産生了生命，或者説給生命的誕生創造了條件。這是一個非常前沿的科學命題。

記者：深海底發現的“黑煙囪”、“白煙囪”是怎麼回事？

丁抗：從大洋海底火山口噴出的海底熱液，與海底玄武岩反應，産生大量重金屬、硫化氫，逐漸冷卻沉積下來後，能夠直立向上形成約3至4層樓高的中空的柱狀體，顏色發黑，人們把它稱為“黑煙囪”。所謂的“白煙囪”成因與“黑煙囪”一樣，只不過它的成分是碳酸鹽、硫酸鹽，顏色發白。1977年，“阿爾文”號載人潛器在大西洋海底發現了它們，熱液口附近的硫化物、岩石、沉積物以及生物馬上成為科學家研究的熱點。

記者：深海探測的這些發現對人類生活會産生什麼影響？

丁抗：過去，誰也沒有想過到深海裏面尋找生命的起源。1977年，“阿爾文”號上的地質學家深入海底首次發現熱液活動區及其伴生的一些古怪的海底生物，生物學家們根本不相信，因為按當時的認識，這些生物是不可能存在的。後來證明它們確實是海底極端環境下的生命，科學家就開始思考它為什麼能夠産生和存活，這就帶來了關於生命起源的新的科學命題。所以，這些發現首先是使人類的一些基本的科學認識發生了革命性的變化。

研究生物的人，都希望能夠發現幾個新的物種，對生物學做出重大貢獻。而到目前，科學家在深海海底發現的新物種不下三四百個，並且發現這些生物具有許多人們尚不知道的基因。還發現了許多的古菌。研究表明，這些古怪的生物，遠遠早于恐龍的時代。如果在深海生物基因的研究方面有新的突破，就有可能獲得捷徑來為人類的健康服務。這裡面潛在的經濟效益不可估量。發達國家的很多高科技生物公司已經在搞這方面的研究開發，並且形成了産品。

深海探測對技術提出很大的挑戰———

記者：深海探測魅力無窮，涉足這一領域需要具備什麼技術條件？

丁抗：深海探測需要很多技術條件。你有再好的設想，下不去就是空的。研究地球的人，走出去爬山，可以把礦石採集回來。而在幾千米的深海，船出去不是觀光旅遊，而是要做科學研究。沒有深海探測設備，你能看到嗎，你能直接到海底取樣，並把它拿上來嗎？所以，跟其他科學探測比起來，深海探測最明顯的標誌，就是科學和技術密不可分。

這些技術設備包括水下自動潛器、纜控潛器和載人潛器，還有很多“看、聽、抓、鑽、嗅”的技術手段。所有這些技術裝備都不能用地面上使用的常規裝備。它必須能夠承受海底的高溫、高壓，能夠在極端環境下正常工作。這是一個技術問題，也是重要的科學命題，任何一個方面的突破都將是對人類的重大貢獻。

記者：各種水下潛器如何工作？

丁抗：水下潛器大體上分為三種。一種是無人駕駛的自由行動的潛器(AUV)，也叫水下自動機器人。船開到某一海域，把它放下去，它可以自動地在深海探測。另一種是纜控潛器(ROV)，拖著一根纜，可以下去，取樣、拍照、探測。再一種就是載人潛器(HOV)。

一般情況下，我們到了一個海域，不知道下面有什麼，先把無人潛器放下去，在這個海域裏掃，它能夠貼地行進，並隨地勢高低自主升降。晚上放下去，第二天早晨收起來，半個小時以後，所有資訊包括圖都出來了。至於纜控潛器，我們是讓它24小時不停地工作。針對可疑之處，再把載人潛器放下去，人到現場，觀察它是什麼東西，然後採樣、探測，這些工作完成以後，就會有一個結果。

記者：請介紹一下國際上深海載人潛器的研製和使用情況。

丁抗：一些發達國家都研製了深海載人潛器。美國的“阿爾文”號是世界第一艘深海載人潛器，能下潛4800米，1962年誕生。現在，日本有一艘6500米的，俄羅斯的是6000米，法國有一艘，供歐盟共同使用。

沒有載人潛器，會限制真正的科考能力，因此中國在研製出6000米無人潛器(水下自動機器人)之後，目前正在研製7000米載人潛器。

據我了解，世界上使用效率最高的是“阿爾文”載人潛器，它對國內所有的科學家開放，每年要下潛260天以上。為了保證載人潛器的安全、有效，有一系列的操作、維護制度和要求，但“阿爾文”能夠做到早上下去，晚上上來，第二天再下去，再上來。而其他的潛器還達不到這樣的使用效率。

要説載人潛器的重要性，我舉一個例子。上世紀80年代末，蘇聯解體了，但政府狠下心，出錢讓荷蘭公司為他們造了兩艘6000米的載人潛器。國家都解體了，他們還是沒有放棄這種設備，不願意丟掉深海技術。

記者：除了潛器，還發展了哪些相關技術？

丁抗：比如説，我們乘坐潛器下去了，看到冒出來的高溫熱液，想知道它的化學成分，可是高溫高壓的熱液取上來，不就涼了嗎？我們研製了一種感測器，可以在海底直接塞到三四百攝氏度的熱液裏面進行溫度和化學成分的檢測。這一技術，除了在海底的科學考察中發揮作用，還能用於一些高溫高壓的生産線。還有一種趨勢，就是把陸地上實驗室裏常用的能譜儀、光譜儀、質譜儀等大型儀器，通過小型化、整合化，放在海底。這些小型低能耗的設備要能在海底用，在陸地上就更有應用前景了，這就會引發整個化學探測、工業探測的革命。也就是説，研製深海潛器所需的裝備系統也是國際上的一個熱點。

(照片均由丁抗提供)

左為陸地上找到的10億年前的生物化石，右為在3000米的深海中發現的同一生物，證明10億年前有過的生物，現在還存活于深海之中。

生活在熱液區的管狀蠕蟲。

生活在熱液區的管狀蠕蟲。

　　“阿爾文”號深海載人潛器。

　感測器探頭在潛器機械手引導下伸入三四百攝氏度高溫的深海熱液探測。

（記者武衛政）

人民網-人民日報 2005年4月7日