深海采礦計劃的海上試驗

編譯 陳軼翔

探索未知的深海世界，科學(xué)家需要邊做邊找答案。

在富含金屬結(jié)核的克拉里昂-克利珀頓區(qū)（CCZ）海域，有一種海葵狀的刺胞動物拖著2米長的觸須

有時候水手們的神話并不遙遠(yuǎn)：深海里真的充滿了寶藏和最奇怪的生物。幾十年來，一種富含貴重金屬、土豆般大小的結(jié)核沉積在黑暗的深海海底，吸引著頗有遠(yuǎn)見的企業(yè)家們，同時又使工程師們面臨著挑戰(zhàn)。但不久，這種情況可能會發(fā)生改變，屆時將對一臺巴士大小的機(jī)器進(jìn)行首次深海測試，該機(jī)器的設(shè)計初衷是將這些結(jié)核吸走。

這項試驗由比利時疏浚巨頭DEME集團(tuán)的子公司“全球海洋礦產(chǎn)資源公司”（GSR）負(fù)責(zé)，將在東太平洋的克拉里昂-克利珀頓區(qū)（CCZ）的國際水域進(jìn)行。CCZ位于墨西哥和夏威夷之間，盛產(chǎn)富含貴金屬的結(jié)核?！芭了醽?號海底采集器”被拴在浮在海面4千米的一艘船上，當(dāng)它沿著一條400米長的狹長地帶來回走動時，將試圖通過四個真空吸塵器來吸收這些結(jié)核。

生態(tài)學(xué)家擔(dān)心這一“尋寶活動”會對生活在結(jié)核附近脆弱的深海生物造成影響，于是他們也有所行動。一個獨立的科學(xué)家團(tuán)隊搭乘德國R/V Sonne號艦艇，將陪同GSR的艦艇，監(jiān)測“帕塔尼亞2號”探測收集活動引發(fā)的影響。美國地質(zhì)調(diào)查局的海洋地質(zhì)學(xué)家詹姆斯·海因（James Hein）表示：“這項由歐洲資助的名為‘采礦對環(huán)境影響’的項目將為海底采礦的監(jiān)管規(guī)定提供依據(jù)。因而，這項工作至關(guān)重要?！?/p>

自20世紀(jì)70年代以來，人們對深海采礦的興趣就隨著大宗商品價格的漲跌而消長。十年前，一些公司專注于硫化物的開采。硫化物是一種富含銅的礦床，由富含礦物質(zhì)的熱水從熱液噴口噴涌而出。但是，在巴布亞新幾內(nèi)亞海域開采硫化物的計劃遭到了反對，因為這些噴口既稀少又脆弱，而且它們孕育著不同尋常的生命形式。馬里蘭州圣邁克爾斯的Blackbeard Biologic咨詢公司追蹤該行業(yè)的深海生態(tài)學(xué)家安德魯·泰勒（Andrew Thaler）說：“它們是非常奇特的生態(tài)系統(tǒng)。因此，從政治上講，獲得采礦許可證會愈加困難?！?/p>

然而，這些金屬結(jié)核儲量豐富，富含鈷。鈷是一種昂貴的金屬，是很多電子產(chǎn)品中不可缺少的，目前在剛果民主共和國的森林中開采，但這是一個沖突地帶。如果地球上從來沒有開采過鈷，而你必須選擇一個開采地——在這個沖突地帶和海床之間做出選擇，泰勒說：“你肯定會毫不猶豫地選擇海床?！边@些金屬結(jié)核形成于深海平原——那里的沉積速率很低，使得溶解在海水中的金屬化合物在數(shù)百萬年的時間里形成結(jié)核，就像鯊魚的牙齒或巖石一樣。緬因州東布斯灣畢格羅海洋科學(xué)實驗室的地質(zhì)微生物學(xué)家貝絲·奧卡特（Beth Orcutt）表示，微生物有助于金屬結(jié)核的形成，而這些微生物依賴從地表漂流下來的營養(yǎng)物質(zhì)。

CCZ是形成結(jié)核的理想場所，據(jù)估計它含有270億噸的礦石。但它的深海平原也充滿了各種奇異的生命。夏威夷大學(xué)的底棲生態(tài)學(xué)家克雷格·史密斯（Craig Smith）曾幫助指導(dǎo)CCZ的生物調(diào)查，在一次研究中，發(fā)現(xiàn)在僅僅30平方公里內(nèi)就生活著330個物種，其中超過2/3是科學(xué)上的新物種。例如，在CCZ棲息著一種巨型魷魚蠕蟲，類似裝飾圣誕樹的食肉海綿，研究人員稱之為橡皮泥松鼠的黃綠色海參，以及比以往任何時候種類都多的鋼毛蟲。史密斯說：“我非常驚訝，因為在CCZ棲息的生物如此之多，以致其生物多樣性方面是首屈一指的?！?/p>

采礦可能會對這些生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生持久的影響。2015年，“采礦對環(huán)境影響”項目的科學(xué)家們調(diào)查了20世紀(jì)80年代在秘魯海域進(jìn)行的一項實驗的現(xiàn)場。在該實驗中，一輛小型雪橇被拉到海底，模擬采集金屬結(jié)核?！安傻V對環(huán)境影響”項目的科學(xué)家之一、德國不來梅雅各布大學(xué)的地球化學(xué)家安德里亞·科斯欽斯基（Andrea Koschinsky）說：“已經(jīng)過去30年了，但這場‘騷亂’就像發(fā)生在昨天?！痹贑CZ的小規(guī)模采集試驗現(xiàn)場，亦發(fā)現(xiàn)類似的情況。德國基爾海洋研究中心的海洋地質(zhì)學(xué)家詹斯·格雷諾特（Jens Greinert）表示，采集器經(jīng)過的地方，生物將會消失。很多濾食性生物，比如珊瑚和海綿，它們就生活在金屬結(jié)核上。伴隨采集，它們會被吸走，而這是無法逆轉(zhuǎn)的?！?/p>

這樣的擔(dān)憂使得很多環(huán)保人士對深海開采持謹(jǐn)慎態(tài)度。包括聯(lián)合國海洋問題特使彼得·湯姆森（Peter Thomson）在內(nèi)的一些人正在考慮是否應(yīng)該執(zhí)行長達(dá)10年的“預(yù)防性暫?！贝胧Ｓ？巳卮髮W(xué)的海洋生態(tài)學(xué)家克斯滕·湯普森（Kirsten Thompson）說：“似乎有兩個對立的議程?！?/p>

GSR拒絕在試驗結(jié)束前置評，但其他因素可能會將CCZ的商業(yè)運(yùn)營推遲至下個十年。首先，在國際水域采礦的法律框架是不確定的。盡管聯(lián)合國國際海底管理局已批準(zhǔn)了勘探合同，但同時它仍在起草管理商業(yè)運(yùn)作和限制環(huán)境破壞的規(guī)則，這些規(guī)則可能到2021年才會生效。另一方面，有史以來在深海測試過的最先進(jìn)的采礦設(shè)備——采集器——可能無法按期工作。泰勒說：“當(dāng)你在大海里運(yùn)用一項新技術(shù)時，大海往往會把它直接作用在你身上?！?/p>

為了評估生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險，R/V Sonne號艦艇上的科學(xué)家們已經(jīng)在CCZ海域巡邏，收集基線數(shù)據(jù)。之后不久，R/V Sonne號將與GSR的船艦會合，在幾周內(nèi)，這兩艘相距約400米的船只將在GSR與聯(lián)合國簽訂勘探合同的兩個地區(qū)進(jìn)行測試。在每次測試之前，R/V Sonne號將花費(fèi)近3天的時間，通過利用一個遠(yuǎn)程操作的潛水器（ROV）將60多個傳感器（包括雷達(dá)、聲吶和攝像機(jī)）送到海底。格雷諾特說：“這有點像玩俄羅斯方塊?！?/p>

這些傳感器將專注于采集器激起的沉積物羽流。CCZ的水域是世界上最清澈的水域之一，長期以來，科學(xué)家們一直擔(dān)心采礦會使一大片厚厚的淤泥散開，對距離采礦區(qū)較遠(yuǎn)的生命造成傷害。然而，科斯欽斯基表示，最近的實驗表明，大部分泥沙顆粒會聚集在一起，并在一兩公里內(nèi)脫落，但是一層更細(xì)的納米顆粒可能會擴(kuò)散得更遠(yuǎn)。

隨著采集器的推進(jìn)，ROV和一個自主型深海機(jī)器人將跟隨其后，捕捉近景和遠(yuǎn)景。在長達(dá)400米的采集場的盡頭，采集器將把采集到的結(jié)核堆積起來。（這款原型機(jī)沒有將結(jié)核運(yùn)送到海面的系統(tǒng)。）在工作完成后，傳感器將繼續(xù)對羽流進(jìn)行為期4天的監(jiān)測。

盡管環(huán)保主義者可能會忍不住去譴責(zé)任何深海采礦，即使是如此小規(guī)模的試驗，但杜克大學(xué)的深海生物學(xué)家辛迪·范多佛（Cindy Van Dover）認(rèn)為，GSR愿意與科學(xué)家合作，就應(yīng)該受到贊揚(yáng)。“我想對他們說：好樣的！我們需要邊做邊找到答案?！比欢紤]到此次試驗的范圍有限，而且對深海生命了解非常有限，她懷疑究竟能否解決對她來說最緊迫的問題：“我們?nèi)绾沃牢覀兏阍伊?！?/p>