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這是一段探索未知的旅程，目的地是馬達加斯加以南800多海里外的西南印度洋，那里風光旖旎而又變幻莫測。去年11月，“向陽紅10”船從浙江起航，經南海，越過赤道，奔赴這里執行中國大洋第43航次的科考任務。 此行，科考隊員們的目標是西南印度洋中一片黑煙彌漫的神秘海底。這個水深幾千米的陌生世界，對我們究竟意味著什么？經濟日報·中國經濟網記者受邀參加第三航段，記錄全程。 ↑甲板上的大演練 神秘的“黑煙囪”
3月9日清晨，海況不錯，久違的陽光終于露了下臉。
今天，根據任務安排科考隊將進行一次深海攝像拖體作業。14時許，隨著拖體一點點下放至海底，被層層海水包裹著的那個陌生世界，在實時傳回的攝像畫面中一覽無余：2000多米的海底是永恒的黑暗，像陸地一樣，這里的地勢并不平坦，有高山和深谷、緩坡和平原，以及溝壑和丘脊。拖體繼續向前，水中漂浮翻飛的沉積物碎屑如夜空中的流星一閃而過，不時有黑色的怪魚，抑或“張牙舞爪”的海膽突然闖入鏡頭，隨即離去……
↑科考任務結束后，大家在前甲板合影留念
“生物驟然增多，附近可能會有異常。”持續觀察了數小時，第三航段首席科學家助理呂士輝突然興奮起來。這是一次深海發現之旅，主要目標是要探尋20世紀最激動人心的科學發現之一——“黑煙囪”。
1979年，在東太平洋海隆，美國科學家在勘探洋底時，意外發現了噴射著濃濃“黑煙”的煙囪狀物體，取名“黑煙囪”。同樣在太平洋，2011年參加環球科學考察的呂士輝在那片波濤洶涌的藍色水域下，首次邂逅了傳說中的“主角”。“沒有想象中的滾滾濃煙，只有鐘乳石樣的煙囪狀物體殘留在海底”，那一次，歷經8個多小時的找尋，呂士輝遇見的是已經熄滅了的“黑煙囪”。
↑黑煙囪
這些其貌不揚的“怪物”，平時靜靜地聳立在大洋中的山脈——洋中脊之上，它們是神秘海底熱液口的“地標”。作為海底熱液活動的主要產物，海底熱液硫化物依照噴發時的溫度和顏色不同，可分為黑煙囪、白煙囪和低溫噴口三種。
↑科考隊員在甲板上作業
科學家們緣何對“黑煙囪”情有獨鐘？故事要從“黑煙囪”的形成講起。在洋中脊環境中，冰冷的海水透過周圍巖石斷裂及裂隙下滲，被地下數千攝氏度的巖漿加熱形成熱液流體，淋濾出巖石中的多種金屬元素。因浮力不斷增加，后來，熱液流體沿裂隙噴涌而出，與冰冷的海水再次相遇，發生化學反應，溶解其中的金屬成分沉淀堆積成煙囪狀，最終形成多金屬硫化物礦床。
這種塊狀硫化物礦床富含銅、鋅、鉛等金屬，特別是富含貴金屬（金、銀）的事實轟動了科學界，一些國家開始將其作為一種潛在的礦產資源，“跑馬圈地”。2001年，偶然與海結緣的顧春華第一次參加大洋科考，恰好見證了硫化物調查熱潮的興起。“截至目前，中、俄、韓、法、德、印等6個國家已先后與國際海底管理局簽訂了硫化物勘探合同，在未來15年內，將持續投入大洋調查。”顧春華說。
大洋深處的“精靈”
其實，不僅是經濟價值，對人類而言，“黑煙囪”還是一扇生命之窗。
目前學界主要存在兩種說法：一種認為地球生命來自外太空，一種認為源于地殼運動。
“‘黑煙囪’周圍的環境與地球形成初期的環境十分類似。”呂士輝認為，隨著深海探秘活動的展開，越來越多的證據表明，“黑煙囪”有可能就是生命起源的地方。
↑科考隊員在回收下放至海底的科考設備
現實的確令人著迷。高壓、幽暗、寒冷，過去人們有種誤區，以為“地球最后的秘境”——大洋深處是一片生命的荒漠。然而，最高溫度接近400℃的“黑煙囪”卻造就了一個生命的天堂。“密密麻麻的白色盲蝦擠成一團，緊緊纏繞在高聳的煙囪體周圍，盡情撒歡。”呂士輝記得，他們那次打撈上來的除了多金屬硫化物，還有近200只大蝦，當時的首席科學家打趣，“誰要吃蝦，給他來頓油燜大蝦”。
盲蝦并非活躍在這座天堂中的唯一“精靈”。在科學家們的描述中，“黑煙囪”數百米范圍內，不同生物依溫度錯落分布：40℃至110℃的高溫區域，是多種古細菌和嗜熱細菌的天下；20℃至40℃區域，生活著大量多毛目蠕蟲動物，代表物種為龐貝蟲；2℃至15℃低溫區域，生物種類繁多，除代表性的管狀蠕蟲，還有蝦、蟹和魚等。
黑暗、高溫，到處充斥著硫化氫和重金屬，在如煉獄般的“黑煙囪”附近，竟然生活著如此紛繁復雜的生物，這常常讓科考隊員們感嘆生命的神奇。“‘黑煙囪’的發現，大大拓展了人類對于生命的認識。”根據國家海洋局第二海洋研究所周鵬博士的解釋，熱液口周圍生物演化出了特殊的適應機制：作為初級生產者的化能自養微生物，利用化學能固定碳源和儲存能量從而生長繁殖，并為蟹、貽貝等熱液口生物提供有機物質和能量，其在整個群落生物鏈中的作用，大抵相當于光合生命系統中的植物。
當然，除了可以揭示更多生命奧秘，這些生活在極端環境中的海洋生物，還有著不容忽視的潛在應用價值。“熱液區的生物因其特殊的生活環境，形成了極為獨特的生物結構、代謝機制，體內產生了特殊的生物活性物質，如嗜堿、耐壓、嗜熱的各種極端酶。”在顧春華看來，這些特性將來可被開發利用在新藥研發、工業催化、環境修復等各個領域，前景非常廣闊。
“高精尖”的技術活
36歲的鄧顯明參加大洋科考有10個年頭了。這位征戰中國遠洋科考的“老兵”，參加過西南印度洋硫化物合同區簽訂前后的多個重要航次，足跡遍布西南印度洋、西北印度洋、北大西洋和南大西洋洋中脊。
作為本行段的首席科學家，年輕的鄧顯明帶領63名船隊員，穿越大半個地球開赴西南印度洋。除了繼續尋找故事的主角“黑煙囪”，兼顧一些重點區域的生物多樣性調查外，他還肩負著另一項重任——在西南印度洋合同區開展礦化異常調查，完成合同區的初步探勘。
↑科考隊員余曉非在維修抓斗
在世界各大洋發現的300多個熱液噴口，也就是“黑煙囪”，大多分布在洋中脊系統。人們一度以為，只有像太平洋洋中脊這樣快速擴張的區域，熱液活動劇烈，才會存在多金屬硫化物；在西南印度洋這樣的超慢速擴張洋中脊，地殼巖漿活動不頻繁，不會發現多金屬硫化物。
事實是，2007年，中國在這個“冷門區”獲取了多金屬硫化物及熱液生物等樣品，此后，中國大洋調查航次又在西南印度洋洋中脊處，陸續發現了6個熱液區。
在此背景下，2011年，中國大洋協會與國際海底管理局簽訂合同，在西南印度洋國際海底區獲得1萬平方公里具有專屬勘探權的多金屬硫化物資源礦區，為期15年。根據規定，2019年，中國須放棄礦區中50%的面積，2021年放棄75%的面積，最后只保留25%的面積，作為專屬開采區。
如何更好取舍？答案是，在合同區內找到更多科學家們期盼已久的多金屬硫化物，并進行資源量評估。不過，要在10年內將這片平均水深約3000米的深海海底摸清楚，找出其中多金屬硫化物較為豐富的2500平方公里海域，并非易事。
且不說大洋深處風浪說來就來，科考作業常常要“看天”，單就多金屬硫化物探尋而言，就是件“高精尖”的技術活。鄧顯明說，“與富鈷結殼、多金屬結核在大洋洋底大面積成片分布不同，多金屬硫化物呈點狀分布，且極不規律，而洋中脊地形異常復雜”。有多難？有人曾比喻從洋底獲取多金屬硫化物樣品的難度，如同“從三層樓上用魚鉤釣取地面上的一根針”。
↑面對體積龐大的設備，大家動手齊上陣
幸運的是，憑借幾代大洋人默默奉獻、忘我付出，今年，中國有望基本完成合同區內90%的階段I的勘探任務。“未來5年，中國將完成階段II礦化異常區調查的主體工作，并力爭完成50%的區域放棄，開展階段III的部分工作。”鄧顯明表示。
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主編/閆偉奇
編輯/李靜
來源/經濟日報（記者沈慧）
