搭乘阿爾文號去深海

張佳帆

《海底兩萬里》是不少人耳熟能詳?shù)囊徊靠苹眯≌f，它是科幻作家儒勒·凡爾納的代表作之一。小說講述了法國生物學家阿龍納斯利用一艘構造奇妙的潛水船（鸚鵡螺號）在海底旅行的所見所聞。小說贊美了那深藍的國度，史詩般壯麗的海洋，一個無憂無慮、與世無爭的地方，那里有數(shù)不清的珊瑚，藻類，游魚，礦產(chǎn)，瑰麗無比。

或許，鸚鵡螺號不管在哪個時代都會是一個不朽的神話，因為正是它讓人們認識到海洋無限神秘的一面。

在我們身邊，也有一艘這樣的鸚鵡螺號：是它發(fā)現(xiàn)了冰海沉船，激發(fā)了大導演卡梅倫拍攝了史上最賺錢的電影；是它載著科學家猶如100多年前小說主人公一般乘坐現(xiàn)代版鸚鵡螺號潛水艇游歷海底兩萬里，發(fā)現(xiàn)了絢麗的海底玫瑰園；是它幫助美國海軍在地中海找到不小心丟失的氫彈，避免了一場災難。它的一生充滿了傳奇，人類對于深海的每次重大發(fā)現(xiàn)中都有它的身影。

它就是深潛器中的明星——阿爾文號（Alvin）載人潛水器。

明星誕生

深邃漆黑的海底，就像浩瀚無窮的宇宙一般，吸引著人類。然而面對完全陌生的環(huán)境、復雜的地貌環(huán)境特征以及動態(tài)的物理和生物作用，只有身臨其境直接觀察才能夠快速透徹了解海底周圍狀況。隨著科技的發(fā)展，科幻故事中的鸚鵡螺號也逐漸變成了真正的海洋探測裝備。

1964年6月5日，阿爾文號潛水器誕生于美國明尼蘇達州通用食品公司（General Mills），設計下潛深度2440米。潛水器以美國伍茲霍爾海洋研究所一位海洋專家的名字命名，以表彰他對提出這樣一艘潛艇的理念所起的關鍵作用。阿爾文號內(nèi)有一個直徑約兩米的鈦合金載人球艙，可同時搭載一名潛航員和兩名科學家。通過球艙上的觀察窗，科學家可以身臨其境，充分了解海底地質(zhì)地形特征或?qū)ξ⑿∩镞M行觀察和取樣，在深海及海底開展在水面科考船或?qū)嶒炇依餂]法做的各種科研試驗。

在巴哈馬的安德魯斯島，阿爾文號潛水器進行了它的第一次無人下潛試驗，下潛深度2300米，歷時12小時。1965年7月20日，潛航員雷尼和馬文駕駛阿爾文號進行第一次載人深潛，下潛深度至1800米，并最終獲得了美國海軍的下潛認證，開啟了阿爾文號的科研之旅。彼時，年輕的阿爾文號已開始顯露出它的明星潛質(zhì)。

1967年7月6日，在阿爾文號的第202次下潛中，于610米深的海域一條劍魚意外地撞上了阿爾文號，劍魚刺穿了潛水器的表面，迫使阿爾文號緊急上浮，最后工作人員花了九牛二虎之力才將這位“不速之客”請下潛水器。當然，意外訪客——劍魚也成就了工作人員的一頓美餐。

沉沒遇險

在阿爾文號對深海的歷次探索中不乏驚險刺激，甚至危險。

其中，最嚴重的一次發(fā)生在1968年10月。當人們在科德角附近海域進行下潛準備工作時，吊掛阿爾文號潛水器的鋼纜突然斷裂，阿爾文號潛水器掉入海中，三位潛航員幸運地逃離了潛水器，但阿爾文號卻沉到了1500米的海底。由于惡劣的氣候條件，阿爾文號在海底足足待了11個月，直到1969年7月，才被重新打撈起來。在接近零度的水溫和缺氧環(huán)境中阿爾文號保存良好，研究人員發(fā)現(xiàn)球艙中的芝士三明治在被水浸泡后，竟然還可以食用。

經(jīng)過一番修復，阿爾文號獲得了重生，并在1973年更換了鈦合金的載人球艙，同時創(chuàng)造了4511米的下潛深度記錄。

在隨后的50年間，它穿梭于海面海底近5000次，搭載了1.5萬人游歷海底。

現(xiàn)在，阿爾文號最重要部件是潛水器前半部分一個直徑兩米的鈦合金球艙——載人球艙。艙頂有一個密封艙門，供下潛人員出入。由于球艙內(nèi)空間狹小，除了必要的科研設備和潛水器的控制系統(tǒng)，3位下潛人員往往需要蜷縮地躺在球艙內(nèi)。而且下潛人員只能穿全棉或者全毛的衣服，以防靜電產(chǎn)生引起火災，并且其他任何帶入潛水器的物品都必須經(jīng)過阿爾文潛航員小組成員仔細審查，以確保潛水器的安全。

對于第一次乘坐阿爾文號進行下潛的人來說，下潛過程往往激動人心，他們經(jīng)常會聽到咯吱咯吱高壓海水擠壓球艙的聲音。但你大可不必擔心，壁厚51毫米的球艙足以抵抗外界高壓力的海水。球艙前部的3個觀察窗為潛航員和科學家提供了良好的觀察視角。通過調(diào)節(jié)云臺上的攝像機和燈光，科學家可以清楚地看到海底世界。兩只巨大有力的液壓機械手能夠靈巧地完成各種動作，幫助科學家采集巖石、生物以及水樣。不過要熟練地操作機械手，潛航員必須經(jīng)過長時間刻苦訓練和嚴格考試。

阿爾文號共有6個推進器，3個裝在尾部、兩側(cè)各有一個，另外一個橫裝在中部，因此阿爾文號可以靈活地沿任意方向行進。不過在下潛和上浮過程中，出于省電的原因，人們并不利用推進器，而是依靠調(diào)節(jié)浮力來實現(xiàn)下潛和上浮。潛水器下潛時為負浮力狀態(tài)，當下潛至近海底時，拋去部分配重鐵塊使得潛水器處于懸浮狀態(tài)，在完成試驗準備上浮時，再拋去剩余的配重鐵塊，潛水器變?yōu)檎×顟B(tài)，從而逐步上浮。

鑄就傳奇

1966年，風景秀麗的西班牙東海岸海灘，隨著一聲巨響，一顆巨大的火球落入海邊。美國空軍一架KC-125空中加油機在給一架攜帶了5顆氫彈的B-52轟炸機空中加油時，因摩擦生電引燃了飛機上的燃料，兩架飛機同時起火，墜毀在海邊附近。得知消息的西班牙人群情激昂。雖然美國國防部派出了海軍及蛙人，搜索收集到了4顆氫彈，卻始終無法找到第5顆氫彈。面對日益激憤的西班牙民眾，阿爾文號似乎已經(jīng)成了他們最后的救命稻草。

臨危受命的阿爾文號慢慢沉入漆黑的海底，用它頭部的探照燈照亮了前方海水，慢慢搜尋。經(jīng)過十幾天緊張地搜索，終于在910米深的海底找到了最后一顆氫彈。

1977年，靜謐、冰冷、黑暗的深海中，研究人員乘坐阿爾文號潛水器在加拉帕加斯群島海岸線附近2000米深的大西洋海底發(fā)現(xiàn)了熱液。熱液將周圍巖層中的鉛等金屬溶入其中后從地下噴出，這些被攜帶出來的金屬經(jīng)過化學反應形成硫化物，遇到冰冷海水后凝固沉積到附近的海底，不斷堆積成“煙囪”。在沒有陽光、水溫高達380℃、PH只有2.8的熱液噴口附近，卻聚集著大量生物，比如鮮紅的管狀蠕蟲、瞎眼的蝦和魚等等。聞所未聞的海底奇觀不斷釋放著神秘的地球深部信息，也許生命的起源之謎就此將被揭開。一場持續(xù)至今的涉及海洋、生命等學科的革命也由此拉開了序幕。

1986年7月，羅伯特·巴拉德博士和另外兩位同伴多次駕駛著阿爾文號潛入北大西洋海底。3位科學家遙控水下機器人杰森進入泰坦尼克號殘骸探尋。這組照片登上了美國《時代》周刊的封面，引起巨大轟動。著名導演卡梅倫正是在看到這組照片之后，才被激發(fā)起了極大的深海探索熱情，相繼多次乘坐潛水器潛入海底，并拍攝了電影《泰坦尼克號》和《深海異形》。至今這位大導演依舊癡心深海探險，也許在不久的將來，在電影《阿凡達2》中，我們將再次領略這位大導演給我們帶來的海底震撼。

雖然阿爾文號隸屬于美國海軍，但主要服務于美國伍茲霍爾海洋研究所，用于科學考察。任何美國科學家或與其合作的外國科學家都可向美國科學基金委申請使用阿爾文號的下潛科考潛次。阿爾文號潛水器的每次傳奇經(jīng)歷都激起公眾對陌生的深海世界的持久興趣，儼然成為了給學生和公眾介紹普及深海研究的成功媒介。在過去的50年里，阿爾文號潛水器為人們進入深海海底進行觀察、取樣和繪圖研究提供了常規(guī)可靠的通道。基于阿爾文號潛水器下潛進行科研工作而發(fā)表的科學論文，以及在報紙和雜志上出現(xiàn)的成百上千的文章疊起來已經(jīng)比阿爾文號本身還高了。至今，阿爾文號依舊保持著一年下潛200次的記錄，不斷地創(chuàng)造著新的輝煌。

未來使命

在海洋競爭日益激烈的今天，建造下潛深度更深、續(xù)航能力更長、作業(yè)能力更強的新阿爾文號載人深海潛水器被提上了日程表。

2004年6月，美國國家自然科學基金委員會宣布將正式建造新阿爾文號載人深海潛水器，以替代現(xiàn)役的阿爾文號潛水器。新的阿爾文號增加了球艙的直徑并布置有5個觀察窗，能夠給艙內(nèi)科學家提供更為舒適的環(huán)境和更好的觀察視角。6500米下潛深度也意味著新阿爾文號載人深海潛水器能夠去往全球98%的海域海底，將在深海溝、深海緩慢延伸洋中脊和轉(zhuǎn)換斷層以及深海環(huán)境等方面開啟新的科研領域。

或許正是因為對新的阿爾文號有著諸多期待和希望，美國著名的《連線》雜志將阿爾文號歸來列為2012年最受期待的6項探索任務之一。

未來在以下領域，我們將能頻繁見到新的阿爾文號的身影。

洋中脊活動：在過去的15年里，依賴于載人深潛器無可超越的觀察和取樣性能、輕松探測新地點的靈活性和在大范圍研究地點布放和回收儀器的能力，洋中脊研究已從探測和取樣階段發(fā)展為包括就地試驗和長期監(jiān)測階段。在大于6000米深度地點可對上地幔巖石組合的暴露部分進行觀察和取樣，且穿過這些巖石的熱液循環(huán)，可提供對地球生命起源研究的獨特視角。

脊側(cè)的熱液活動：雖然在過去幾十年中，人類開展了廣泛的海底熱液研究，但在載人深潛器可達范圍之外的區(qū)域，尤其是遼闊的脊側(cè)區(qū)域，深海海底微生物群落仍處于未被人類探知狀態(tài)。通過新阿爾文號載人深海潛水器對流體、底土層、微觀生物和宏觀生物的精確取樣以及對洋中脊軸區(qū)外的熱液活動的詳細繪圖將變得日益重要。

大陸邊緣活動：人類對于增生聚斂邊緣和被動裂谷邊緣的邊坡失穩(wěn)興趣日增，但了解甚少，因為許多滑面的坡腳位于4500米水深以下。新阿爾文號深海潛水器強大的下潛能力將為觀察這些滑面的實地情況，對末梢部分進行繪圖并采集可鑒定年限的材料樣本提供技術保障。

天然氣水合物的出現(xiàn)和形成：在大陸邊緣海底分布著大量的天然氣水合物，如果這些未來潛在能源的穩(wěn)定性遭到破壞，可能導致海底山崩而引發(fā)大規(guī)模動蕩，進而構成對全球的主要威脅。對天然氣水合物的實地研究要求對沉積物、其地質(zhì)環(huán)境和所擁有的生物群落進行詳細觀察和描述，并進行精確的就地化學和生物取樣。這一切都需要依靠具有更好的下潛深度性能和更強觀察性能的新阿爾文號載人深海潛水器來有效完成。

海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性：人類對深海海底生態(tài)系統(tǒng)的研究至今只能集中在海底深度小于4500米的大陸隆/大陸坡，洋中脊峰線及各種化能合成環(huán)境。使用新阿爾文號可以對占據(jù)海底一半以上的遼闊生態(tài)系統(tǒng)進行探測，這無疑將帶來新的觀測視角，并幫助人們解答物種和群落進化以及生物如何適應極端隔絕和食物有限的環(huán)境等基本問題。

【責任編輯】趙菲