科技日?qǐng)?bào)記者 劉垠
海洋覆蓋了全球70%以上的面積，但目前只有5%的區(qū)域被人類探明。海洋科學(xué)日益成為推動(dòng)全球可持續(xù)發(fā)展的重要引擎，如何更好地探索海洋、保護(hù)海洋、利用海洋，成為科學(xué)家必須面對(duì)的重要課題。
日前，在2025中關(guān)村論壇年會(huì)海洋科學(xué)與發(fā)展平行論壇上，圍繞“推動(dòng)海洋科學(xué)發(fā)展、共促國際合作交流”主題，中外科學(xué)家聚焦深海生態(tài)、碳匯機(jī)制、地質(zhì)演化與國際合作等前沿議題，分享最新研究成果與合作實(shí)踐，呼吁深化拓展國際科技合作，共同促進(jìn)海洋可持續(xù)發(fā)展。
我國海洋科學(xué)研究取得重大成果
“目前海洋只有5%的區(qū)域被人類探明?！笨茖W(xué)技術(shù)部黨組成員、秘書長潘曉東致辭時(shí)說，“近年來，我國加強(qiáng)海洋基礎(chǔ)研究和海洋科學(xué)裝備研發(fā)，取得了一批具有國際影響力的重大成果。我國研制成功‘奮斗者’號(hào)全海深載人深潛器、‘海斗一號(hào)’無人潛水器，‘雪龍2’號(hào)極地科考船、‘夢(mèng)想’號(hào)大洋鉆探船等，極大提升了中國深遠(yuǎn)?？茖W(xué)研究和探測能力，拓展了海洋科學(xué)研究的新領(lǐng)域?！?/p>
不僅如此，我國通過實(shí)施海洋負(fù)排放國際大科學(xué)計(jì)劃，成功發(fā)起或牽頭實(shí)施數(shù)字化深海典型生境、全球深淵深潛探索等大科學(xué)計(jì)劃，推動(dòng)新一輪國際大洋鉆探計(jì)劃，一大批中國學(xué)者逐步走上國際舞臺(tái)。
潘曉東表示，下一步，要強(qiáng)化海洋科技創(chuàng)新的頂層設(shè)計(jì)和總體謀劃，大力支持海洋基礎(chǔ)研究，加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)海洋科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，深化海洋領(lǐng)域國際科技交流合作，為認(rèn)識(shí)海洋、開發(fā)海洋、保護(hù)海洋提供強(qiáng)有力科技支撐。
國家自然科學(xué)基金委員會(huì)黨組成員、副主任蘭玉杰指出，海洋科學(xué)正加速邁入大科學(xué)時(shí)代。國家自然科學(xué)基金委將進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)研究布局，推動(dòng)青年人才培養(yǎng)和多學(xué)科協(xié)同，深化國際大科學(xué)計(jì)劃與聯(lián)合攻關(guān)，推動(dòng)全球海洋治理體系變革。
探索深淵需把實(shí)驗(yàn)室“搬到”海底
眾所周知，上世紀(jì)70年代，著名的美國載人潛水器阿爾文對(duì)于海底的熱液煙囪以及熱液極端生命的發(fā)現(xiàn)，可謂震驚世界。這一發(fā)現(xiàn)，極大拓展了人類特別是科學(xué)界對(duì)地球上極端生命的認(rèn)知。不過，地球上還存在著比深海熱液更加極端的環(huán)境——超過6000米的深淵區(qū)域。相比熱液而言，深淵有更高的極端的靜水壓力，也有著更加活躍的地質(zhì)活動(dòng)。
那么，萬米深淵海底，是否是生命禁區(qū)？
中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所研究員杜夢(mèng)然給出了否定答案?！半S著深淵調(diào)查的開展，我們發(fā)現(xiàn)并非如此。深淵生命在這里練就出十八般武藝，適應(yīng)極高端的壓力，以及這里不太穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境?！眲倧哪习肭蚺叵黠L(fēng)帶的航次回來，杜夢(mèng)然很開心能在平靜的地面分享交流相關(guān)研究。
中國對(duì)于深海深淵的探索從未停止腳步。在科學(xué)技術(shù)部支持下，經(jīng)過十余年努力，我國先后研發(fā)出三代載人潛水器——7000米級(jí)的“蛟龍”號(hào)、4500米級(jí)的“深海勇士”號(hào)以及萬米級(jí)的“奮斗者”號(hào)。
2022年中國科學(xué)院部署啟動(dòng)“全球深淵深潛探索計(jì)劃”。截至2024年底，我國科學(xué)家已完成8條全球主要海溝深淵的載人深潛科考，創(chuàng)造多項(xiàng)世界載人深潛作業(yè)和科考新紀(jì)錄。
“隨著不斷進(jìn)入深淵，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的海洋調(diào)查方式尤其是把樣品取樣帶回實(shí)驗(yàn)室分析的方式，已經(jīng)無法滿足對(duì)這種極端條件下生命過程進(jìn)行研究的需求。因此，我們決定把實(shí)驗(yàn)室‘搬到’海底去?！倍艍?mèng)然解釋說，目前，科研人員能在深淵深海原位實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵溶解氣體和衡量金屬的分析，也能通過把探針插到沉積物之下，獲得關(guān)鍵化學(xué)參數(shù)的剖面。科研人員也能進(jìn)一步在深淵萬米的原位進(jìn)行同位素示蹤試驗(yàn)，幫助人類認(rèn)識(shí)有機(jī)質(zhì)降解碳的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。
除了這些研究需求外，杜夢(mèng)然開展的另一項(xiàng)工作是給載人潛水器安裝上一個(gè)智能大腦。以往下潛依賴于下潛科學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)，來識(shí)別一個(gè)未知環(huán)境的生物或地質(zhì)目標(biāo)。如今通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練，就能讓任何背景的科學(xué)家在下潛過程中，都能認(rèn)識(shí)到未知海域所蘊(yùn)藏著哪些全新的、未知的生命和地質(zhì)目標(biāo)。
“我們研制了一套能長期駐留在深海深淵海底的原位實(shí)驗(yàn)室。它可以在深海深淵底部駐留半年以上，自帶電源可根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。它也可以根據(jù)所攜帶的傳感器獲得的參數(shù)來智能調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)，以滿足長周期生物地球化學(xué)研究的需求?！倍艍?mèng)然說。
深海開發(fā)和生態(tài)保護(hù)并非相互沖突
向海深更深處進(jìn)發(fā)，是為了更好地了解海洋、經(jīng)略海洋。不過，深海也面臨著來自于自然和人類的雙重挑戰(zhàn)。
“全球增溫可能帶來海水的酸化，這種增溫和酸化如何向深海挺進(jìn)、已經(jīng)到了什么程度依然是未知的問題。”中國工程院院士、自然資源部第二海洋研究所研究員李家彪坦陳，在全球能源轉(zhuǎn)型的重要階段，我們可能無法避免開發(fā)深海資源。
需要指出的是，深海是錳、鈷、鎳等重要的金屬元素富存區(qū)域，但開采深海資源可能帶來巨大的環(huán)境挑戰(zhàn)，噪聲、光污染以及廢水、尾礦的排放等都是人類要特別關(guān)注問題。
“如何在保護(hù)海洋和開發(fā)海洋之間保持一個(gè)平衡，是我們關(guān)注的焦點(diǎn)。”中國海洋大學(xué)教授陳旭光說，深海蘊(yùn)藏著幾千億噸的礦產(chǎn)資源，它既是人類可持續(xù)發(fā)展的新支點(diǎn)，也是全人類共同的財(cái)富。
目前，世界各國競相在深海采礦工程技術(shù)裝備領(lǐng)域取得突破，許多國家已初步掌握了完整的深海采礦技術(shù)裝備體系，也有不少國家已完成原位的海試。在這個(gè)過程中，中國從跟跑到并跑，先后研發(fā)了多款代表性的深海采礦技術(shù)裝備，為深海采礦貢獻(xiàn)出中國方案。
在深海采礦不斷走向商業(yè)化的過程中，生境保護(hù)成為大家最關(guān)心，也是最關(guān)鍵的問題?！霸谶@個(gè)過程中，中國將環(huán)境保護(hù)視為最核心的責(zé)任，通過制定規(guī)章制度、研發(fā)環(huán)境保護(hù)技術(shù)裝備等，來探索深海開發(fā)與生態(tài)平衡之間的可持續(xù)發(fā)展路徑?！遍L期從事深海礦產(chǎn)開發(fā)和海洋環(huán)境保護(hù)的陳旭光堅(jiān)信，深海開發(fā)和生態(tài)保護(hù)絕對(duì)不是相互沖突、相互制約的，相反，兩者是深度融合、相互增益的共生關(guān)系。
比如，在深海礦產(chǎn)開發(fā)過程中，科研人員可以讓二氧化碳更好地封存在深海海底，來實(shí)現(xiàn)二氧化碳的深海封存，從而助力全球的碳減排計(jì)劃。與此同時(shí)，深海采礦水下裝備也可以支撐環(huán)境監(jiān)測保護(hù)裝備的研發(fā)和穩(wěn)定運(yùn)行……這些一舉多得的開發(fā)理念，正是深海礦產(chǎn)開發(fā)賦能海洋環(huán)境保護(hù)的集中體現(xiàn)。
值得關(guān)注的是，科研人員還借助深海采礦的輪船、管纜和礦車系統(tǒng)，將液態(tài)二氧化碳從水面輸送至海底，讓它作為海洋礦產(chǎn)開發(fā)的留存介質(zhì)。這樣在保持深海礦產(chǎn)開發(fā)高效率的同時(shí)，能讓二氧化碳形成穩(wěn)定的水合物附存災(zāi)害地。這樣就使深海礦產(chǎn)開發(fā)和深海碳封存的協(xié)同并進(jìn)、共同發(fā)展。
不過，深海的作業(yè)擾動(dòng)有可能形成大規(guī)模的羽狀流。這些羽狀流可能會(huì)生成擴(kuò)散，威脅生態(tài)環(huán)境?！拌b于深海采礦可能引發(fā)的生態(tài)危險(xiǎn)，我們從綠色藻類中提取成分，它可以和羽狀流的細(xì)小顆?？焖俚匦罘e成團(tuán)，形成大量的絮團(tuán)快速地沉積到海底。”陳旭光解釋說，這樣就能制約減緩海底產(chǎn)生的羽狀流對(duì)海底生態(tài)的危險(xiǎn)和威脅，抑制深海采礦對(duì)海底生態(tài)的威脅，讓海底告別類似于霧霾的威脅，守護(hù)海底生態(tài)。陳旭光透露，相關(guān)工作已經(jīng)通過“蛟龍”號(hào)在海底原位進(jìn)行了海試驗(yàn)證。
合作是科學(xué)發(fā)展的底色
“人類要破解共同發(fā)展難題，比以往任何時(shí)候都更加需要國際合作和開放共享。”蘭玉杰介紹，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)已與54個(gè)國家和地區(qū)的106家科研支持機(jī)構(gòu)簽訂了合作協(xié)議，國際合作網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球，并設(shè)立面向全球的科學(xué)研究基金，持續(xù)推動(dòng)聯(lián)合國“海洋十年”和中國大洋鉆探國際合作計(jì)劃，在深海動(dòng)力學(xué)、海洋碳循環(huán)等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，形成了全球首個(gè)萬米海深的海洋生態(tài)系統(tǒng)圖譜等。
合作是科學(xué)發(fā)展的底色，交流是科技進(jìn)步的橋梁。深海生境的探索更是如此。李家彪說，在深海生境空間里，可能有100萬個(gè)新物種會(huì)被發(fā)現(xiàn)。從最近幾次深潛獲得的新物種來看，他認(rèn)為這種估算并不夸張。
深海生境大多在海平面4500米以下，是人類目前對(duì)海洋環(huán)境認(rèn)知最少的區(qū)域?；诖?，2023年，我國在聯(lián)合國框架下發(fā)起首個(gè)深海生境領(lǐng)域大科學(xué)計(jì)劃——數(shù)字化深海典型生境大科學(xué)計(jì)劃，面向全球開放。未來10年，該計(jì)劃將聚焦深海生境中最易受到人類活動(dòng)和全球變化擾動(dòng)的部分，包括海山、洋中脊、海溝、深海平原和極地，提升對(duì)深海典型生境的觀測、模擬和制圖能力，將利用先進(jìn)技術(shù)開展深?？瓶迹瑯?gòu)建智能觀測系統(tǒng)，促進(jìn)數(shù)據(jù)和樣品的共享。
李家彪解釋說，這個(gè)項(xiàng)目是希望推動(dòng)對(duì)深海不同生境的認(rèn)知發(fā)展，以及探索發(fā)展深海生境的新技術(shù)。簡單來說，該項(xiàng)目是幫助人類理解在自然和人類的影響下，深海生境的韌性和脆弱性在哪里。
如同李家彪所言，開展數(shù)字化深海典型生境大科學(xué)計(jì)劃，單一的研究機(jī)構(gòu)、單一的國家很難完成，必須要構(gòu)建一個(gè)全球網(wǎng)絡(luò)。目前，有比較多的國家和區(qū)域參與這項(xiàng)工作。
杜夢(mèng)然以剛完成的中國-新西蘭普伊斯哥海溝載人深潛聯(lián)合科考為例，分享了全球海洋治理的感受。
這個(gè)航次有來自新西蘭、德國、法國、丹麥、巴西等8個(gè)國家參與?？瓶紙F(tuán)隊(duì)在極惡劣海況下完成32個(gè)潛次任務(wù)，創(chuàng)造了75小時(shí)5潛次的中國載人深潛新紀(jì)錄，觀察到了大量新奇的生命和地質(zhì)現(xiàn)象，采集了一批珍貴的深淵樣品。
“下一步還需要進(jìn)一步擴(kuò)大我們的‘朋友圈’，讓更多國家、科學(xué)家一起系統(tǒng)性地開展全球37條深淵的研究，去破解深淵的地質(zhì)環(huán)境和生命演化之謎?！倍艍?mèng)然說道。
論壇由科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、北京市人民政府共同主辦，邀請(qǐng)了李家彪，聯(lián)合國教科文組織政府間海洋學(xué)委員會(huì)非洲和鄰近島嶼國家分委會(huì)主席庫阿迪奧·阿菲安，中國科學(xué)院院士、廈門大學(xué)教授戴民漢，歐洲大洋鉆探研究聯(lián)盟主席吉爾伯特·卡莫因，中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所副所長、研究員彭曉彤和全俄世界海洋地質(zhì)與礦產(chǎn)資源研究所副所長格爾曼·萊欽科夫作主旨報(bào)告。中國科學(xué)院院士、同濟(jì)大學(xué)教授翦知湣主持青年圓桌會(huì)談，邀請(qǐng)來自中國、意大利、日本、泰國等的青年科學(xué)家圍繞“縱論海洋未來，共創(chuàng)藍(lán)色星球”進(jìn)行交流研討。國務(wù)院有關(guān)部門和全國涉海省份科技管理部門、高校和科研機(jī)構(gòu)等200余位代表參加論壇。
