“奋斗者”号载人深潜器成功坐底马里亚纳海沟挑战者深渊

10.9公里，在高速公路上只是6-7分钟的车程，但是在海洋的深度上却是难以跨越的尺度。为什么深海探索的人数远远少于去过外太空的宇航员呢？

无光，低温，高压

就是人类需要面对的多重困难

深海环境的部分参数

如此困难重重

为何人类要探索深海呢？

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亚历山大大帝完成了人类第一次有记载的载人下潜

即使是帝王也经不住好奇心的诱惑

好奇心是人类了解一切未知的强大内驱。因为好奇的驱动，我们会探究天有多远，山有多高，海有多深。其实许多基础科学和前沿科学研究在时下可能并无太多的实用价值，但是对于未知领域的探索能够扩大人类的认知，为后续的科技发展以及社会经济发展提供有指引的道路。

国际大洋发现计划（IODP）的钻地船

JODIES Resolution

(新华社 张建松）

我们从深海的沉积物可以了解到地球过去的气候与生态环境。

深海的沉积物来源广泛，主要是由黏土矿物组成。其来源有大陆架剥蚀作用所带来的陆地物质，也有海洋中的浮游生物，水生动物尸体所带来的物质，当然也有地质运动所带来的横向移动物质 (Howell , 1989)。

深海中环境稳定，尤其是流速十分缓慢。因此沉积物沉降之后能够很好地“呆在原地”，不被“吹走”。虽然海沟被认为是沉积速率较高的区域 (Belyaev, 1989)，但也只是相对深海平原而言。目前在千岛海沟的观察数据表明，海沟的沉积速度为5mm/100年-1000mm/100年 (Jamison, 2015)。

而年复一年稳定落到海底的沉积物包含了灰尘，植物，动物骨骼等。这些沉积物一层层的稳定的累积就形成了在垂直方向上展示地球百万年生态的时间轴 (Riebeek & Simmon, 2005)。这些沉积物中的化石，或者有机碳含量则向人们揭示着海洋，以及地球的气候变化。

为了探究地球历史和动态变化，一个有23国（包括中国）在内的国际合作计划正在开展，其名称为国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP) (IODP, 2020)。该项目自1968年成立以来，对人类认识气候和海洋的变化，理解地球演化规律起到了重大的推进作用。

深渊沉积物，水样，菌种样品库

由于深渊海沟离人类生活的范围极为遥远，所以许多人错以为深渊海沟还保持着“淳朴”的原生态，是深海生物的“香格里拉”。但最近的研究表明，人类活动已经对深海的环境造成了影响。而且脆弱的深海环境也更为敏感。

2019年5月

美国潜水器“限制因子”号在海洋最深处发现了糖纸

（Record-breaking Mariana Trench Dive - What the Future）

2009年，美国“海神”号无人潜水器下潜至马里亚纳海沟挑战者深渊后在10900m的深度发现了雨衣 (Lee, 2012)。

2019年5月，美国探险家Victor Vescovo驾驶潜水器Limiting Factor成功挑战了马里亚纳海沟挑战者深渊最深处。但是当他潜入海底的时候，他却发现了塑料袋和糖纸 (Morelle, 2019)。这些例子说明了海洋污染其实是一个全海深都共同面对的课题。不仅如此，更小尺度的污染——微塑料更是触目惊心。

英国的一项研究表明，从马里亚纳海沟深渊处打捞上来的所有钩虾体内均含有微塑料 (Jamieson, et al., 2019)。塑料的大规模使用开始于1960年代，但是现在造成的污染已经遍布整个海洋。

不同海沟中深渊生物体内微塑料的含量

另外，深海虽然寒冷且恒定，但全球变暖也威胁着深海环境。

由于深海的能量与食物大多数来自于浅层的沉降，但是由于全球变暖，可能会让浅层的水温升高，而让有机碎屑更加难以下沉。这样会让海洋在垂直方向上的混合减少。并且影响向深海的有机碳输送 (Smith, De Leo, Bernardino, Sweetman, & Arbizu, 2008)。

人类对于全球环境的影响在深渊区中留下了不可忽视的痕迹，警钟也在深海长鸣。

随着人类技术的发展，以及空间与资源的限制，人类未来必定会飞向宇宙，殖民外星。一颗拥有液态海洋的星球将会是新家园的首选。

根据宇宙的均质性，组成地球海洋最主要的物质——水，在宇宙中处处存在。即使在太阳系中也是如此。

人类已经发现在木卫二（欧罗巴 Europa）和土卫二（恩塞勒达斯 Enceladus）已经有冰下液态海洋存在的证据。在木卫四（卡里斯托 Callisto）也发现了地下海洋的相关证据。另外，在土星，木星，海王星的一些卫星上均发现冰存在的痕迹 (NASA, 2017)。

木卫二（欧罗巴）的冰层下也许有生命的存在，（图片来源于：维基百科页面）

目前，人类对于木卫二和土卫二的兴趣较大。虽然被厚冰层所覆盖，但冰层下的液态海洋为生命提供了绝佳的诞生摇篮。即使没有阳光，也并不妨碍生命的繁衍，因为我们已经在地球海洋深处的热液区和冷泉区发现了依靠化能合成作用就能产生能量和有机物的生态系统。这也许也是某些外星生态系统的存活方式。

对于我们地球海洋了解得越多，我们也会对外星的大海了解更多。

静谧的深处埋藏着生命起源的密码，（马里亚纳海沟挑战者深渊底部）

生命可能起源于深海的观点已经被许多科学家认可，而且科学家们还认为地球上早期的生命形式应该拥有耐压基因，所以这些生命体具有耐高压的环境适应性 (Kato & Horikoshi, Gene expression under high pressure, 1996)。

日本科学家也提出猜想：最初参与有机物（例如氨基酸）聚合过程的化学反应可能是在高压环境中发生的 (Imai, Honda, Hatori, Brack, & Matsuno, 1999)。所以，在深渊微生物耐压机制上的探究工作，可以帮助我们加深对深海的理解，并且为生命的起源和进化提供一条新的线索 (Kato, Distribution of piezophiles, 2011)。

另外，海洋的极端环境也许与地球生命形成的早期环境类似（高压，缺氧）。所以这些极端环境下生存的微生物，也从某种程度上反应了生命早期的状态。对于深海微生物，尤其是一些厌氧型微生物的探究也能够揭示有机生命体早期的新陈代谢模式和生存之道。帮助人类揭开生命起源的奥秘。

人类只探测了5%的洋底，剩下的95%仍是谜一般的存在。全世界超过6500米的深渊海沟有26条，其面积总和超过美国国土面积，但是我们仍旧一无所知。所以也需要更多人的努力去揭开深海神秘的面纱，我们也需要更多的新生力量参与到探索深海，揭秘深渊的进程中。