走近科學(xué)

大洋尋寶

1983年，中國進(jìn)行了一次以撈取錳結(jié)核為主的、綜合性的遠(yuǎn)洋科學(xué)調(diào)查，包括地球物理、水文、測(cè)深和取樣。錳結(jié)核是什么寶貝，讓我們國家派人不遠(yuǎn)萬里，闖過驚濤駭浪，來到這既和中國遠(yuǎn)隔重洋，也不是海上貿(mào)易航道的茫茫太平洋上呢?

故事還要從100多年前講起。

1873年，一艘叫做“挑戰(zhàn)者”號(hào)的英國帆船，在距離加那利群島西南300千米的海底，撈出了幾塊黑色的、形狀像是土豆的石頭?？茖W(xué)家把它帶回英國化驗(yàn)分析后才知道，原來這種“黑色的土豆”是一種含有大量錳、鐵、銅、鎳、鈷等元素的礦石。人們給它起名叫“錳結(jié)核”。錳結(jié)核含有30多種不同元素，但最使人們感興趣的，是其中銅、鈷、鎳的品位比陸地礦產(chǎn)要高得多。銅、鈷、鎳都是非常重要的金屬元素，被廣泛應(yīng)用于通訊、電子、化工、冶金、航空航天等領(lǐng)域。但是，大自然卻十分吝嗇，這些金屬在陸地上的儲(chǔ)量都很少，特別是在中國，銅、鈷、鎳等有色金屬短缺，三分之二依賴進(jìn)口，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

而錳結(jié)核的發(fā)現(xiàn)，就向人類打開了海底寶庫的大門!它是億萬年的滄桑巨變自發(fā)形成的礦床，儲(chǔ)量極其豐富。在一些富礦的海區(qū)，每平方米海底就有100千克，簡(jiǎn)直是一個(gè)挨一個(gè)鋪滿海底，像一片豐收的“土豆田”。全世界海底的錳結(jié)核總量約3萬多億噸。按現(xiàn)在世界年消耗量算，夠全人類用上幾萬年!

但是，由于錳結(jié)核一般都呆在水深超過2000米的海底，也就是大多在茫茫的公海，路遠(yuǎn)水深，風(fēng)急浪大，開采成本極高?！疤魬?zhàn)者號(hào)”的發(fā)現(xiàn)，只是在當(dāng)時(shí)的科學(xué)界，掀起了一些小小的浪花，并沒有喚醒大眾的關(guān)注。錳結(jié)核，仍舊是“養(yǎng)在深閨人未識(shí)”，一如既往地在海底沉睡。

1970年，第25屆聯(lián)大通過一個(gè)建議，把國際海底這些資源劃為人類共同資源財(cái)產(chǎn)，這是一個(gè)重要原則。這意味著全世界任何國家都可以在國際海底進(jìn)行活動(dòng)，都有權(quán)利分享這一片資源。于是，一輪“藍(lán)色圈地”的海上競(jìng)爭(zhēng)開始了。美國捷足先登，蘇、日、德、英、法等國一擁而上，爭(zhēng)相開發(fā)，跑馬圈地。這茫茫無際的海洋，眼看就要被瓜分殆盡!以美國為首的西方國家認(rèn)為，國際海底資源就是無主之物，誰發(fā)現(xiàn)，就歸誰，但這一主張?jiān)獾降谌澜绲姆磳?duì)。1967年，只有30萬人口的馬耳他代表帕多，提出了著名的“帕多提案”，指出國際海底應(yīng)為“人類的共同繼承財(cái)產(chǎn)”，在1970年第25屆聯(lián)合國大會(huì)表決通過。1982年，新的《海洋法公約》正式出臺(tái)，要建立國際海底管理局，以全人類的名義監(jiān)控，任何國家及企業(yè)都無權(quán)自行勘探和開發(fā)國際海底資源。次年，聯(lián)合國國際海底管理籌備委員會(huì)會(huì)議成立，準(zhǔn)備建立國際海底管理局。這也讓中國意識(shí)到，要想在未來的國際舞臺(tái)發(fā)出自己的聲音，開發(fā)的腳步必須加快了。

于是1983年，太平洋的滔滔海面上，終于迎來了第1艘中國的調(diào)查錳結(jié)核的海洋科考船——“向陽紅16號(hào)”。

當(dāng)時(shí)，西方國家的科考船已經(jīng)用上了水下照相、水下電視、聲吶勘測(cè)等先進(jìn)技術(shù)裝備，而“向陽紅16號(hào)”上，只有絞車、拖網(wǎng)和抓斗，幾乎都是用漁民的裝備土法上馬，自己動(dòng)手改制的?？纯慈思业摹把髽屟笈凇保偾魄谱约液岬摹靶∶准硬綐尅?，很多人都懷疑：用這樣落后的設(shè)備，能找到錳結(jié)核嗎?

茫茫太平洋，水深超過了5000米，海底地形復(fù)雜，山峰陡峭，峽谷幽深。幾千米的鋼纜放下去，在海流的沖擊下，就像一根柔弱的蜘蛛絲，搖擺不定。萬一鋼纜折斷了，或者是下面的拖網(wǎng)、抓斗，磕到了海底的石頭，就會(huì)碰壞，甚至丟失，那麻煩就大了。

最令人頭疼的事情，就是當(dāng)時(shí)的采樣設(shè)備上面沒有攝像頭。大洋的海底，光線無法透入，都是一片漆黑。拖網(wǎng)放下去，就是兩眼一抹黑，像盲人摸象一樣，到底有沒有網(wǎng)到東西，是不是錳結(jié)核，甚至鋼纜有沒有放到海底，都不知道，一切只有出了水，才能看清楚。

連續(xù)60多個(gè)晝夜，科考船上人員分成三班倒，奮戰(zhàn)不停地打撈。終于，奇跡出現(xiàn)了!一網(wǎng)接一網(wǎng)，錳結(jié)核被乖乖地從海底撈上來了!成堆的烏黑發(fā)亮的“土豆”，堆滿了甲板，滾滿了船艙。在60多天里，科考隊(duì)員共采集錳結(jié)核310多千克，其中，有一網(wǎng)，一下子就撈起了183千克!這一下，所有人都心花怒放，就連暈船都忘了，一切的苦累，都消散得無影無蹤!

這一戰(zhàn)，可以說是一錘定音。如此簡(jiǎn)陋的設(shè)備，如此落后的技術(shù)，就取得了這樣大的戰(zhàn)果，這就證明，選擇的這個(gè)礦區(qū)，錳結(jié)核的儲(chǔ)量是很豐富的。此后，國家海洋局與地質(zhì)礦產(chǎn)部攜手合作，經(jīng)過了9個(gè)航次的調(diào)查，探明了1塊可采儲(chǔ)量為20億噸的富礦區(qū)。1991年，中國成立了大洋協(xié)會(huì)，在前蘇聯(lián)、日本、法國、印度之后，登記為第5個(gè)國際先驅(qū)投資者。中國得到了7.5萬平方千米合同礦區(qū)(面積與渤海大小相當(dāng))，終于實(shí)現(xiàn)了一直以來的夢(mèng)想，昂首進(jìn)軍三大洋。中國的海洋科考工作者為此付出了辛勤的汗水，甚至寶貴的生命。執(zhí)行第1次錳結(jié)核普查任務(wù)的“向陽紅16號(hào)”，后來在1991年的出海科考中，不幸沉沒，船上3人遇難。

2005年，在青島港，一艘嶄新的深?？瓶即按笱?號(hào)”揚(yáng)帆起航了。這次遠(yuǎn)航，中國的科考船一洗過去的簡(jiǎn)陋和寒酸?！按笱?號(hào)”是從前蘇聯(lián)購買的，2002年又經(jīng)過現(xiàn)代化改裝，再造金身?！按笱?號(hào)”船上共有大大小小10多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，設(shè)施齊全。而新增的各種先進(jìn)設(shè)備，更是讓海底科考如虎添翼。電視抓斗猶如“千里眼”，將幽暗的海底一覽無余；聲吶設(shè)備好比“順風(fēng)耳”，能“聽”出海底的地形地貌……對(duì)科考人員來說，這次可以說真的是“鳥槍換炮”了。更令人自豪的是，這些寶貝幾乎都是中國自主研發(fā)的!

這次出航，“大洋1號(hào)”的每個(gè)崗位都是24小時(shí)值守，輪流換崗。尤其是電視抓斗一上一下，更是牽動(dòng)著每個(gè)人的心忽起忽落。被戲稱“通宵電影院”的監(jiān)控室，常常擠滿了觀眾，每個(gè)人都全神貫注，生怕出一點(diǎn)差錯(cuò)。

在翻看電視抓斗傳回的畫面時(shí)，有1幅照片吸引了科學(xué)家的目光：這塊海底的石頭里，竟然冒出了縷縷的白煙。這些煙是怎么來的呢?簡(jiǎn)單地說，在大洋的海底，板塊活動(dòng)比較活躍。在板塊的裂隙里，灼熱的巖漿把滲進(jìn)來的海水加熱成400～500度的熱水，這樣，巖漿里的金屬元素，就有很多溶解在熱水里。當(dāng)熱水沿著裂縫涌出來，碰到冰冷的海水，那些溶解的金屬元素，就會(huì)冷卻結(jié)晶，留在海底。夾雜著硫、鐵、銅、金等金屬物質(zhì)的滾燙的水從海底冒出來，從遠(yuǎn)處看，黑煙滾滾，就像一個(gè)噴發(fā)的黑煙囪，所以海底的熱液硫化物，被形象地叫做“海底黑煙囪”。這是海底里繼錳結(jié)核之后，發(fā)現(xiàn)的又一種珍貴的礦床。那么，“大洋l號(hào)”傳回的這幅照片上，是真正的“海底黑煙囪”嗎?如果是，該怎么證明呢?

20世紀(jì)70年代，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第1個(gè)“海底黑煙囪”，到2005年，全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大大小小160多處熱液硫化物。2007年，“大洋1號(hào)”開始了第19次航行。本次科考的中心任務(wù)，恰恰就是去尋找“海底黑煙囪”，親手把它抓上來!

經(jīng)過反復(fù)探尋，“海底黑煙囪”已經(jīng)定位在幾平方千米的范圍內(nèi)，但這個(gè)區(qū)域還是太大，需要進(jìn)一步縮小包圍圈。找這些“黑煙囪”和找錳結(jié)核可大不一樣。錳結(jié)核是平鋪在海底，就像一片“土豆田”，密密麻麻。只要撒大網(wǎng)撈“魚”，多來幾網(wǎng)，總能撈得上來。而“黑煙囪”就小多了，只有1個(gè)小小的噴發(fā)點(diǎn)，方圓只有幾米，在數(shù)千米的水下，要準(zhǔn)確地找到它，無異于大海撈針。操作時(shí)，電視抓斗的有效觀測(cè)距離是3～5米，但是由于船在海水中上下顛簸，稍微動(dòng)一點(diǎn)，在海底就有十幾米的誤差。眼看著“煙囪口”，一會(huì)兒清晰，一會(huì)兒模糊，再加上煙囪口冒出的黑煙和抓斗攪動(dòng)起來的泥沙影響，海水變得更渾濁了，實(shí)在是捉摸不定。好在有1秒鐘看得比較清晰，電視抓斗一下子伸過去，終于成功地抓到了“海底黑煙囪”!對(duì)中國的大洋科考來說，這是個(gè)意義十分重大的事件。此后，在接下來的航次中，我國科考人員又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了11個(gè)“黑煙囪”，在國際上引起了強(qiáng)烈的關(guān)注。2010年，國際海底管理局批準(zhǔn)了中國大洋協(xié)會(huì)的申請(qǐng)，從此，中國在西南印度洋擁有了1萬平方千米的金屬硫化物資源礦區(qū)，并在未來開發(fā)該資源時(shí)，享有優(yōu)先開采權(quán)。這是世界上第1塊多金屬硫化物礦區(qū)，中國走在了世界的前頭!

一次又一次的遠(yuǎn)航，科考船帶回了沉甸甸的收獲。一個(gè)個(gè)黑色的“土豆”——錳結(jié)核，一塊塊巨大的“石板”——富鈷結(jié)殼，一個(gè)個(gè)矗立的“黑煙囪”——熱液硫化物，成為大洋樣品館的鎮(zhèn)館之寶。大洋科考，不僅為中國在茫茫大洋上打開了寶庫，也讓中國一躍成為國際深海探險(xiǎn)大國的一員，在國際社會(huì)占據(jù)了重要的一席之地。

從明朝后期，一直到鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)，閉關(guān)鎖國的政策把蔚藍(lán)的大海當(dāng)做大陸的護(hù)城河。“寸板不許下?！钡慕?，讓中國故步自封，處處挨打。到了今天，我們不但要強(qiáng)調(diào)960萬平方千米的陸地領(lǐng)土，更要維護(hù)300萬平方千米的領(lǐng)海主權(quán)，還要主張7.5萬平方千米的多金屬結(jié)核區(qū)和1萬平方千米的多金屬硫化物區(qū)域，開發(fā)人類的共同財(cái)產(chǎn)。廣袤的大海，不僅出產(chǎn)多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、多金屬硫化物等海底礦產(chǎn)，為我國的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，提供了豐富的資源，更是一個(gè)天然的實(shí)驗(yàn)室，為海洋科學(xué)的發(fā)展搭起了廣闊的舞臺(tái)。