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來自深處的黑煙

作者：于婷瑋

校稿：朝乾 / 編輯：澄澈

5月30日9時31分，火紅的烈焰從火箭底部噴涌開來，震徹長空的轟鳴聲穿過云層，我國神舟十六號載人飛船以傲然之姿奔向太空，再探蒼穹。

從茫茫戈壁奔向遙遠(yuǎn)星空

（神舟十六號飛船發(fā)射，圖：壹圖網(wǎng)）▼

曾經(jīng)，我們無數(shù)次地仰望星空，幻想宇宙的模樣。如今，我們可以從太空這一美麗的觀景平臺，遙望家園的山巒河流與冰川大海。

杳如星河上，但覺云林幽

（俯瞰地球，圖：壹圖網(wǎng)）▼

人類在發(fā)展的過程中，勢必會向未來空間拓展。1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik（伴侶號）拍攝的海洋照片極大地激發(fā)了科學(xué)家從太空研究海洋的興趣。

世界上第一顆環(huán)繞地球的人造衛(wèi)星

（Sputnik（伴侶號），圖：壹圖網(wǎng)）▼

1972年12月7日，“阿波羅17號”載人飛船的宇航員在飛船運(yùn)行至距離地球29000公里的高空時，用相機(jī)定格下了人類在太空中遠(yuǎn)眺母星的景象：藍(lán)色的海洋、漩渦狀的白云、非洲的海岸線……清晰可見，海洋的神奇和壯美在遼闊而又漆黑的太空中熠熠生輝。

美麗的藍(lán)色星球，我們共同的家園

（“阿波羅17號”拍攝地球，圖：壹圖網(wǎng)）▼

隨著科學(xué)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，人們逐漸認(rèn)識到，衛(wèi)星除了能夠提供給我們一種不同于以往看待世界的方式，還有另一種重要的作用——衛(wèi)星遙感探測。

從太空到深海

1978年，在美國航空航天局（NASA）發(fā)射的“雨云”衛(wèi)星搭載全球首個用于海洋水色觀測的傳感器——海岸帶水色掃描儀（Coastal Zone Color Scanner，CZCS）進(jìn)入太空，開創(chuàng)了海洋水色衛(wèi)星遙感時代。

“雨云”衛(wèi)星運(yùn)行8年間，CZCS獲取了大量的海洋水色觀測資料，驗證了衛(wèi)星水色遙感探測的技術(shù)可行性，為后續(xù)的發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗。

“雨云”的CZCS采集了大量數(shù)據(jù)

整合為世界上第一張全球生物圈圖像

展示了全球植物生物量的生產(chǎn)潛力

（橫屏-“雨云”生成全球生物圈圖像，圖：壹圖網(wǎng)）▼

1986年，CZCS停止運(yùn)行，在此后的時間里，中國也開始積極推動自己的海洋水色衛(wèi)星計劃。

2002年5月，我國發(fā)射了第一顆用于海洋環(huán)境探測的光學(xué)衛(wèi)星HY-1A，衛(wèi)星上搭載了水色水溫掃描儀（Chinese Ocean Color and Temperature Scanner，COCTS）。HY-1A實現(xiàn)了我國海洋水色衛(wèi)星零的突破，為我國海洋水色衛(wèi)星的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

COCTS可對多種海洋環(huán)境進(jìn)行探測▼

浩瀚太空中的衛(wèi)星，讓我們不僅能夠在地球之外看海洋，還能夠觀測數(shù)據(jù)以更好地感知海洋。

在好奇心和想象力的驅(qū)使下，人類不斷地探索著這個世界。我國古有嘗試火箭飛天的萬戶，今有為“上天入海”事業(yè)發(fā)展奮斗終生的科學(xué)家們。

“可上九天攬月”成為現(xiàn)實

（太空行走，圖：壹圖網(wǎng)）▼

在他們不懈的努力之下，飛躍式發(fā)展的載人航天和探月工程實現(xiàn)了中華民族九天攬月的夢想。與此同時，方興未艾的深海探測工程又將我們的視線帶向蔚藍(lán)的海洋。

我們常說，萬物生長靠太陽。深海，偏偏是陽光照射不到的地方，也是熱量無法抵達(dá)的區(qū)域。古希臘人相信深海是沒有底的，英文里深淵叫abyss，源于希臘語abyssos，意為“無底”。

黑漆漆的深淵，靜靜的等待人類探索

（伯利茲大藍(lán)洞，圖：壹圖網(wǎng)）▼

隨著人類對海洋探索的不斷推進(jìn)，深海的概念也逐漸引起關(guān)注，在資源、環(huán)境、軍事等不同領(lǐng)域有不同的界定。

目前，廣義的深海是指水深超過200米，即大陸架以下的整個海域，包括深海、深淵和超深淵。而通常深海是指1000米以上水深，自然光難以透入，無法進(jìn)行光合作用的水域。因此，19世紀(jì)的生物學(xué)家們普遍認(rèn)為，深海是一片寒冷、黑暗、荒蕪的無生命地帶。

再灼烈的陽光，也無法為深海帶來光明

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

然而，隨著海洋技術(shù)的發(fā)展，尤其是深海技術(shù)的發(fā)展，我們才發(fā)現(xiàn)，大洋深處，自有勝景。

深海世界，超乎想象

1977年，美國“阿爾文”(Alvin)號載人深潛器在東太平洋加拉帕戈斯群島的大洋洋中脊裂谷地帶考察時，意外地在海底熱液噴口附近發(fā)現(xiàn)了一片比熱帶雨林更為生機(jī)勃勃的生物群落——

如雪片般密集的微生物、白色的貝、紫黑色的魚以及大片大片紅白相間的“玫瑰花朵”——管狀蠕蟲，共同構(gòu)成了海底奇異又美麗的景色。

海底絢爛的生命奇跡

（深海鰻與管狀蠕蟲，圖：壹圖網(wǎng)）▼

這是一個完全不依賴于光合作用而生存的獨立生命體系，這些生物在不見天日的深海里，毫不吝惜展示出蓬勃的生命力。

屢次創(chuàng)造重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的“阿爾文”號深潛器

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

1979年，“阿爾文”號載人深潛器又在該生物群落偏北的洋中脊地區(qū)發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個冒著黑色和白色煙霧的液柱，研究人員將其命名為熱液噴口(hydrothermal vent，亦稱熱液口或深海熱泉)。

這些高度可達(dá)10米，聳立于海底的熱液噴口，形似煙囪，根據(jù)噴出的流體顏色稱之為“黑煙囪”或“白煙囪”。

“黑煙囪”溫度可達(dá)350°-400°

（噴發(fā)中的“黑煙囪”，圖：壹圖網(wǎng)）▼

小清新風(fēng)格的“白煙囪”

溫度仍有100°-250°

（“白煙囪”，圖：NOAA）▼

海底熱液口雖然外觀上低調(diào)樸素，但內(nèi)部卻蘊(yùn)藏著種類豐富的金屬硫化物礦產(chǎn)，其本身也是連接海洋與地球內(nèi)部的通道，研究熱液口的生物地球化學(xué)循環(huán)對于理解海洋系統(tǒng)具有重要意義。

海底熱液形成示意圖

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

但因現(xiàn)代熱液噴口分布在海底，世界上僅有少數(shù)國家有能力開展海底熱液的研究。擁有6000米以上深度載人潛水器的國家更是屈指可數(shù)，目前僅有美國、日本、法國、俄羅斯和中國。

2007年，我國“大洋一號”深海考察船在2800米深的西南印度洋中脊上成功發(fā)現(xiàn)了新的海底熱液活動區(qū)，實現(xiàn)了中國人在該領(lǐng)域“零”的突破。

研究古老的西南印度洋中脊

對揭示印度洋的演化過程具有重要意義▼

同時，這也是世界上首次在超慢速擴(kuò)張洋中脊發(fā)現(xiàn)海底熱液活動區(qū)，并“捕獲”到樣品。這證實了在超慢速擴(kuò)張的洋中脊上，也存在熱液噴口活動的推斷。這一熱液區(qū)被命名為“龍旂”，這一詞語出自《詩經(jīng)》，是我國科學(xué)家留在大洋深處的中國印記。

2017年，由中國自行設(shè)計、自主集成研制的載人潛水器“蛟龍”號在西北印度洋首次實施了載人深潛精細(xì)調(diào)查，成功發(fā)現(xiàn)了27處海底“黑煙囪”和多金屬硫化物丘與黑暗生態(tài)系統(tǒng)。

宛如深海中一條矯健的鋼鐵游龍

其驚人的7000米級潛航深度

可進(jìn)入99.8%的全球海洋區(qū)域

（“蛟龍”號，圖：壹圖網(wǎng)）▼

生命之美，無處不在。即便是在深海這樣的極端環(huán)境下，科學(xué)家們依舊在不斷發(fā)現(xiàn)新奇而獨特的物種，海洋生命的多樣性令人震驚。

2000年，全球海洋生物普查計劃組織了一個龐大的研究團(tuán)隊，開始了其在全球海洋中長達(dá)10年的探索。從海岸帶到深海平原，從北極到南極，這項研究幾乎跨越了所有的海洋區(qū)域，來自80多個國家的2700位科學(xué)家皆參與其中。

對全球的海洋生物及環(huán)境進(jìn)行詳盡普查

（圖：Census of marine life）▼

根據(jù)普查得出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，海洋生物物種總計可能約有100萬種，其中25萬種是人類已知的物種，其余75萬種人類知之甚少，后者大多生活在北冰洋，南極和東太平洋未經(jīng)深入考察的海域。

海洋碳匯

我國是世界上海洋生物多樣性最為豐富的國家之一，已記錄海洋生物2.8萬多種，約占全球海洋物種數(shù)的13%，位居世界第三位。海洋生物多樣性不僅為我們提供了生存所需的食品、藥品和工業(yè)原料，也在氣候調(diào)節(jié)、二氧化碳吸收和固定等方面發(fā)揮著重要的作用。

海洋碳匯，也稱“藍(lán)碳”，是利用海洋活動及海洋生物吸收大氣中的二氧化碳，并將其固定在海洋中的過程、活動和機(jī)制。

工業(yè)革命以來，化石燃料的大量使用加劇了大氣二氧化碳的增長態(tài)勢，海洋作為重要的碳匯，吸收了工業(yè)革命以來人類排放約40%的二氧化碳。相較于森林、草原等陸地生態(tài)系統(tǒng)數(shù)十年到幾百年的碳匯儲存周期，海洋碳匯可儲存長達(dá)千年之久，“生物泵”在其中的作用功不可沒。

地球碳循環(huán)示意圖

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

海洋生物泵通過浮游植物吸收大氣二氧化碳，通過鈣化與形成海雪的方式最終將大氣二氧化碳固化在生物體 (殼)或深海海底，從而達(dá)到碳匯的效應(yīng)。

海洋生物泵碳循環(huán)示意圖

（圖：wiki）▼

其中，海雪是有機(jī)碳向下運(yùn)輸?shù)闹匾问剑彩呛Ｑ笊锉玫年P(guān)鍵載體。

如同秋季樹葉凋零一樣，上層水體中的動植物每時每刻也會因死亡而向下沉降，部分難以分解或來不及分解的組織、碎屑等可與糞便、砂以及其他無機(jī)灰塵而結(jié)合形成顆粒狀的有機(jī)形態(tài)。這些顆粒在水中緩慢下沉，如同片片雪花飄落一般，因此得名。

海雪生成示意圖

（圖：ocean climate）▼

為了更完整地認(rèn)識海洋生物泵，我國科學(xué)家經(jīng)過多年對藍(lán)碳的系統(tǒng)研究，逐漸認(rèn)識到海洋生態(tài)系統(tǒng)中微型生物的重要作用，進(jìn)而提出了全新的海洋儲碳機(jī)制——海洋“微型生物碳泵”理論。

這一理論指的是，海洋中存在著無數(shù)個體積極小但數(shù)量龐大的微型生物，它們能夠把活性有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為難以被生物利用的惰性有機(jī)碳，從而使碳長期封存在海水中。

海洋“微型生物碳泵”示意圖

（圖：《神奇海洋的發(fā)現(xiàn)之旅》）▼

微光雖渺、萬丈成炬。這些并不引人注意的微型生物，以驚人的總量，匯聚成維持海洋生態(tài)系統(tǒng)平衡的磅礴偉力。

宇宙浩瀚，海洋深邃。海洋生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多樣的生物，奠定了海洋物質(zhì)循環(huán)和能量流通的基礎(chǔ)，支撐起了一片生機(jī)盎然、物產(chǎn)富饒的疆域，使其具有不可比擬的資源供給能力和環(huán)境承載潛力，同時也面臨著前所未有的生態(tài)壓力。

海洋中蘊(yùn)藏著巨大的價值

（全球海洋價值示意圖，圖：壹圖網(wǎng)）▼

實現(xiàn)海洋的可持續(xù)發(fā)展是我們必須正視的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如何與海洋和諧共處是需要我們在行動中不斷豐富內(nèi)涵的命題。

海洋的過去、現(xiàn)在和未來都帶有神奇的色彩，也隱藏著重要的秘密，等待我們?nèi)チ私?、去探索?/p>

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識局立場

封面：壹圖網(wǎng)

END

原標(biāo)題：《這個領(lǐng)域，中國實現(xiàn)了零的突破》

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