挑戰(zhàn)海洋最深處

[極限探索·深海專題之八]

大家是否知道海底的地理構造？是否好奇海洋最深處究竟在哪里，以及深度是多少？下面，就讓我們一起來看看20世紀的科學家們是如何勇敢地挑戰(zhàn)和探索世界未知的神秘領域的。

馬里亞納的呼喚

海洋底部的地貌大多是由大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊這三大部分組成的，但也存在一種比較少見的特殊地貌——海溝。海溝是大洋盆地和大陸邊緣交界處的海底低洼地帶，也是人類已知的地球上最深的區(qū)域。

20世紀上半葉的兩次世界大戰(zhàn)，雖然給世界人民帶來了巨大災難，但也同時推動了人類科技的迅猛進步，深?？瓶技夹g也隨之飛速發(fā)展。1951年，英國的“挑戰(zhàn)者Ⅱ號”科考船發(fā)現(xiàn)，太平洋菲律賓群島附近的馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者海淵”是已知地球海洋的最深處。隨后，蘇聯(lián)“勇士號”科考船使用回聲探測儀，確認了“挑戰(zhàn)者海淵”的深度為11034米。從而，人類終于明確了地球上離地心最近的地點，這一發(fā)現(xiàn)也鼓舞了勇士們?nèi)ヌ魬?zhàn)和探索這片未知的領域。

皮卡爾德博士于1951年中途退出了與法國合作的“弗恩斯-3”深潛器的設計與制造，隨后尋求到了瑞士和意大利的資助，最終和兒子雅克共同設計、制造出了新型深潛器。這臺新型深潛器的浮筒呈粗長的雪茄形，浮筒下方掛載了一個球形載人艙。這樣的設計不僅便于拖曳航行，還提高了其抗風浪的能力。此外，該深潛器還配備了遠比簡單的壓載金屬塊更加先進和合理的可控電磁壓載配重系統(tǒng)。簡單地說，就是在浮筒內(nèi)設計有2個中空金屬漏斗桶，桶內(nèi)安放約10噸重的小金屬球，在桶口裝有電磁鐵，金屬桶與海水相連以保持同等水壓。當下潛時由電磁鐵控制小球，鎖住小球不外溢而保持配重。而當需要上浮時則可以精確控制電磁鐵的失效時間和小球的釋放量，從而調(diào)整深潛器的上浮速度和狀態(tài)。一旦電磁控制系統(tǒng)失靈，小球自動溢出金屬桶，潛水器就可安全地自動上浮海面脫險。

這個深潛器的球形載人艙直徑達2.1米，由空心半球體鍛鋼合模拼接而成，額定乘員2人。而浮筒長約15米，寬3.5米，用航空汽油作為浮力源，被劃分成若干個隔艙，有開口連接。皮卡爾德將深潛器命名為“的里雅斯特”——其投資方所在的城市?！暗睦镅潘固靥枴?953年8月6日下水海試，8月14日完成首次載人下潛。9月30日，皮卡爾德父子又創(chuàng)造了3150米的深潛世界新紀錄。此時的皮卡爾德年事已高，這是他告別深潛前的最后一次親自實踐。盡管“的里雅斯特號”在深潛時多次因結構原因陷入海底的軟泥中，但最終都有驚無險地返回了海面。

平心而論，皮卡爾德父子憑借超凡的勇氣和出類拔萃的設計理念創(chuàng)造出的“的里雅斯特號”，足以匹敵法國傾力打造的“弗恩斯-3”。1954～1955年，因前期籌集的資金消耗殆盡，他們的項目再次陷入了停滯狀態(tài)。然而，這一難題無法阻擋皮卡爾德父子前進的腳步，他們在歐美各國進行社交游說，希望項目能有新的轉機。

游曳生物計劃

1956年，瑞士的科研基金會向皮卡爾德父子施以援手，為其提供資金使深潛項目重新啟動。隨后不久，雅克遇見了一位極具戰(zhàn)略眼光的美國海洋地理學家——海底擴張學說的鼻祖羅伯特·迪茲。正是他向美國海軍建議與雅克合作，并進一步推進深潛計劃，最終于1957年促成了美國海軍出資支持。同年，蘇聯(lián)在太空領域取得了舉世矚目的成就，社會壓力迫使美國政府必須有所作為。

因此，美國海軍于1958年初收購了“的里雅斯特號”的整個深潛項目，并將深潛器運到美國加州圣迭戈基地。美國海軍在對其進行全面研究后發(fā)現(xiàn)該深潛器仍然存在著巨大的開發(fā)潛力，遂決定將其重新制造后用于更深海域的探測和考察。缺乏深潛器設計經(jīng)驗的美國海軍，基本上保留了原有的結構設計，并請大名鼎鼎的德國克虜伯金屬公司進行此次重新制造。改造后的載人艙直徑近2.2米，觀察窗厚達150毫米，艙壁的厚度也增至120毫米，足以抵御12 000米深處的水壓。同時，浮筒長也增至約18.2米，寬3.5米。新的“的里雅斯特號”被分成13個隔艙，潛水時的滿載排水量也增至近150噸。不僅如此，美國人還發(fā)揮自身的強項，完善了通信系統(tǒng)和電子設備。

新的“的里雅斯特號”成了人類深潛史上空前的作品，美國海軍相信這是當時世界上功能最強大的深潛器。1959年10月，新的“的里雅斯特號”被運往太平洋關島的基地進行檢測。同年11月15日，深潛世界紀錄被其刷新至5530米。1960年1月8日，紀錄再次被其刷新至7300米。隨后，沒有對手的新“的里雅斯特號”在探索海洋最深處前共完成64次深潛作業(yè)。經(jīng)過不斷的積累，人們終于準備向“挑戰(zhàn)者海淵”發(fā)起沖擊。這一系列深潛行動的目的在于實地考察海底極限環(huán)境中，各種生物、物理和海洋地質的存在形態(tài)，其代號為“游曳生物計劃”。

挑戰(zhàn)海洋最深處

1960年1月23日，新的“的里雅斯特號”來到了“挑戰(zhàn)者海淵”最深處的上方，當時海面風大浪急，加上深潛器的一些外部設備已有相當程度的損壞，并不利于深潛作業(yè)。但雅克果斷決定于8時20分和訓練有素的美國海軍中尉唐·沃什共同執(zhí)行本次深潛任務。

海水注入前后壓載艙，新的“的里雅斯特號”開始逐漸下潛。不同深度海水溫度的差異，使得海水密度不同，從而影響到深潛器的下潛速度。雅克和沃什通過調(diào)整配重等方法，將下潛的速度控制在每秒數(shù)十厘米到約2米不等。下潛到了200米后，深潛器外的環(huán)境已近似黑夜。等下潛到1700米后，隨著水深的增加，深潛器內(nèi)越來越冷，雅克和沃什不得不穿著厚衣服御寒，并補充能量。幸好在下潛過程中他們還能通過觀察窗看到許多奇異的發(fā)光生物而不至于單調(diào)。

這時艙內(nèi)的科學設備比起十多年前已先進許多，除了有氧氣罐供氧，用過氧化鈉中和二氧化碳外，還加裝有供乘員排泄的設備，甚至裝上了聲吶對講機，從而能與海面上的支援船進行通信。聲波能以高出數(shù)倍于空氣中的速度在水中傳播，即使從“挑戰(zhàn)者海淵”的底部傳播至海面，時間也就僅需約7～8秒。深潛的過程雖不像火箭發(fā)射那樣雄偉壯觀，但也扣人心弦。

當雅克和沃什下潛達9000米深度時，他們高興地向支援船通報，此時他們的下潛深度已超越了地球最高海拔的珠峰頂端高度了。當下潛到約9600米，雅克和沃什聽到一聲巨大的悶響，但經(jīng)反復檢查并未發(fā)現(xiàn)異樣，隨即決定繼續(xù)下潛。到了下午約13時10分，新的“的里雅斯特號”觸底到達“挑戰(zhàn)者海淵”的最深處，深度10 916米，這次它沒有陷入軟泥中。雅克和沃什非常興奮，皮卡爾德家族兩代人的夢想也終于在此時得以實現(xiàn)。不可思議的是，此刻雅克和沃什竟然還見到了一條約30厘米長的比目魚，還有一些半透明的小蝦。

要知道此刻整個深潛器承受的水壓大約相當于1.5個上海東方明珠廣播電視塔的等重產(chǎn)生的壓力，相當于在大拇指甲面積大小的地方壓著一輛重逾2噸的小卡車。此次深潛過程中還發(fā)生了一件讓人驚心動魄的事——在深潛器即將觸底前，通信突然中斷了一段時間。直到再次收到來自海底的回音，支援船上焦急等待的工作人員這才放下心來。雅克和沃什在海底停留了約半小時，采集完一些海底樣本后，新的“的里雅斯特號”開始返航了。

當雅克和沃什返回到海面時，他們終于找到了之前發(fā)生那聲巨大悶響的原因，原來在出入通道的一塊有機玻璃窗上出現(xiàn)了一條裂痕，幸好損壞沒有擴大，最終也沒有影響到返航。此時已接近下午17時，整個科考過程用時約8小時30分鐘。返航后，為表彰雅克和沃什對社會、科學、軍事等領域所作出的杰出貢獻，人們給了他們英雄般的禮遇，而他們的深潛紀錄也已載入人類的史冊，并一直保持了50多年。

可喜的是，在上海海洋大學深淵科學技術研究中心，由崔維成主任帶領的“彩虹魚”全海深載人深潛器潛探科考計劃預計將于2019年向“挑戰(zhàn)者海淵”的極限深度再次發(fā)起沖擊。在此向他們致以崇高的敬意。喜愛體育運動的沃什老先生目前依然體格強健，至今仍為社會普及海洋知識、保護海洋不斷地努力著。而雅克在這次探索后，成為世界知名的海洋學家，日后創(chuàng)造出了更為光輝燦爛的奇跡。人類成功挑戰(zhàn)海洋最深處不是探索的終點，而只是開始……