今天，地球上仍然有人類未曾觸及和認識的藍色土地——海斗深淵。這類深海分布在大洋板塊向大陸板塊俯沖的地帶上，水深范圍從6000米到11000米左右，被科學家稱為“海斗深淵”（Hadal trench）、“超深淵”（Hadal zone）或“海溝”（Trench），代表著地球上最深的海洋區(qū)域。據統(tǒng)計，全球共有37條超過6000米的海斗深淵，所涉海域接近于我國的陸地面積。在科技發(fā)展的新階段，各國科學家都將目光聚焦在海斗深淵上。

極端條件下的科學視野

    據統(tǒng)計，全球共有37條超過6000米的海斗深淵，所涉海域接近于我國的陸地面積。這些海斗深淵5個分布在大西洋，4個分布在印度洋，28個分布在太平洋。對海斗深淵感興趣的不僅僅是地學家，還有生物學家、環(huán)境學家、化學家、物理學家、氣候學家……超高的靜水壓力、缺乏陽光、匱乏的食物供給、特殊的海底地形和活躍劇烈的構造活動——這里極為獨特的生命、環(huán)境和地質現象，或許將會把相關學科的研究帶入全新的境界。

    對于研究地震學的科學家而言，海斗深淵毫無疑問是一處夢寐以求的絕佳研究對象——全球80%的地震都集中在海斗深淵以及附近島嶼。使用安放于海斗深淵底部的海底地震儀，地震學家們就能輕易捕捉和記錄大量的天然地震波信息，而這些珍貴的數據對研究海底地震誘發(fā)機制及解析海底深部地質構造具有十分重要的意義。

    對于生物學家而言，與最初認為海斗深淵中缺乏生命的觀念完全相反，這一環(huán)境中其實棲息著大量的奇異底棲生物，它們依靠上層海洋沉降的有機質或與深部地球化學過程相關的化能合成作用維持生命。海斗深淵底棲生物還展現出了對深度具有十分強的依賴性。據報道，海斗深淵有超過一半的底棲生物為海斗深淵環(huán)境所特有——也就是說，這些生物僅能在水深大于6000米的海洋環(huán)境中生存，而在生存條件較好的水深小于6000米的海洋中，反而無法生存。目前對于這些海斗深淵底棲生命的起源和演化機制并不清楚。有學者猜測，這些特殊生物可能是隨南極底層水來到海溝的，或從較淺的上層深海水體演化而來；也有學者提出可能是從其他臨近的海溝遷徙而來。

    不僅如此，海斗深淵中對微生物的研究也正在提醒著人們：在地球生命演化的初期，很可能存在著有別于嗜熱起源方式的其他生命起源途徑。這些微生物同樣表現出極強的喜好壓力的習性，對海斗深淵嗜壓微生物的研究，已經促成了微生學的獨特分支學科——高壓微生物學的形成。1952年，美國Scripps海洋研究所的Claude ZoBell教授利用高壓微生物培養(yǎng)裝置，首次在實驗室內發(fā)現了在1000個大氣壓下、溫度接近于結冰的環(huán)境中還有微生物活動的證據。但直到20多年后的1979年，人類才真正第一次從海斗深淵中分離得到了首個嗜壓微生物菌株。

“非不為也，實不能也”——深度帶來的挑戰(zhàn)

    或許大家還記得這樣一件事：2012年3月26號，著名導演詹姆斯·卡梅隆單人駕駛自主研發(fā)的“深海挑戰(zhàn)者”號萬米潛水器，下潛到了10898米深的馬里亞納海溝底部，創(chuàng)造了人類單人下潛深度的新紀錄。地球科學領域影響巨大的美國地球物理年會（AGU）還專門為此次萬米海底深潛安排了專題討論會，介紹“深海挑戰(zhàn)者”號的全海深先進技術和最新萬米深潛科考成果。

    并不是科學家要追星，而是因為即使對今天的技術條件而言，探索海底世界也并非易事——海水深度每增加10米，水中物體所要承受的海水壓力就會增加一個大氣壓。如果是在10000米的海底，所要承受的壓力將達到1000個大氣壓，相當于每一個手指甲蓋大小的面積上就得承受約1噸的重量，這樣的壓力足以摧毀大部分的科學考察設備。

    顯而易見，海斗深淵中無處不在的巨大深水壓力，是阻止人們探索這些地球上最深海域的首要障礙。1960年，Triest號載人潛水器，首次到達了世界上最深的馬里亞納海溝海底。但Triest號并不具備必要的深水海底調查和作業(yè)能力。

    長期以來，科學界對海斗深淵生命、環(huán)境和地質過程的了解十分有限。迄今為止，國際學術界有關這一領域的知識主要來源于20世紀50年代由丹麥和蘇聯科學家組織的兩個航次。自20世紀中期以來，幾個先驅國家（美國、日本、英國、新西蘭等），使用深拖、抓斗、沉積柱采樣器、生物誘捕器、著陸器、潛標、載人或無人潛水器等技術手段，對馬里亞納海溝、阿留申海溝、克馬德克海溝、湯加海溝、菲律賓海溝、日本海溝、千島-堪察加海溝、爪哇海溝、波多黎各海溝等海斗深淵進行了零星的科考工作。

一觸即發(fā)的深海競爭

    隨著深海工程技術的進步，海斗深淵科學正成為國際地球科學尤其是海洋科學最新的研究前沿。已有多個國家先后啟動了針對海斗深淵的科學研究計劃，如日本和英國資助的HADEEP計劃、美國基金會支持的HADES計劃等，并正在緊鑼密鼓地實施之中。HADES計劃（2012—2015）由美國伍茲霍爾海洋研究所Tim Shank博士領導，使用全海深無人潛水器“海神號”和全海深著陸器對克馬德克海溝進行科考研究，致力于解決海斗深淵生態(tài)學中最前沿的科學問題。HADEEP則是英國和日本之間的一個國際合作項目，已經在全球5個海斗深淵中投放了全海深著陸器，對深淵生命科學開展系統(tǒng)研究。

    與此同時，支撐海斗深淵科學研究的探測裝備技術也正成為國際海洋科技競爭的焦點，體現了一個國家深海工程技術水平。這些海斗深淵探測裝備技術包括著陸器技術、傳感器技術、特種材料技術、水下自治機器人技術、水下遙控機器人技術、水下滑翔機技術、載人潛水器技術等，涉及材料、能源、導航、控制、自動化、運載、作業(yè)等多個深海高技術領域。

    除了詹姆斯·卡梅隆曾坐過的那艘單人萬米潛水器，目前國際上還有三艘全海深載人潛水器（Doer號，Virgin號和Triton號）正在其最后的研制階段。按計劃，它們將分別在未來的3~5年內在馬里亞納海溝進行萬米深度的下潛試驗。其中最為引人注目的是由Google公司支持的Doer號，根據設計，它將是一艘能夠搭乘3人進行科學考察作業(yè)的全海深潛水器，并代表著很多深潛技術的重大挑戰(zhàn)和創(chuàng)新。

    在目前的中國科技界，幾乎所有的海洋科研項目都局限在小于5000米水深的海域，海斗深淵科學及技術仍然屬于尚待開辟的領域和戰(zhàn)線。2014年4月10日，中國科學院正式啟動了“海斗深淵前沿科技問題研究與攻關”先導專項（B類）項目，首席專家由國際深海科技領域知名學者丁抗教授擔任。該項目將利用“蛟龍?zhí)枴鄙詈撍骱蜕詈Ｌ綔y設備在馬里亞納海溝進行科學考察與試驗，建立和發(fā)展我國海斗深淵生物學、海斗深淵生態(tài)學、海斗深淵地學等多個學科體系，并以此為引導，進一步攻克全海深潛水器關鍵技術及全海深探測裝備關鍵技術，推動我國深?？茖W和深海裝備技術向最深的海洋區(qū)域進軍?？梢云谂危诓痪玫膶?，我國自主研制的萬米載人潛水器，將搭載著中國人自己的科學夢想，自由自在遨游在世界海洋的最深處?。ㄗ髡邽橹袊茖W院三亞深海科學與工程研究所研究員）