第438期【齐悦读—线上共读—透视新科技】“齐悦读”[线上共读] 《探索深渊》
讲座题目：透视新科技——探索深渊
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：刘 峰，中国大洋矿产资源研究开发协会秘书长。
何舜平，中科院深海所研究员、海洋生物学家。
讲座时间：2023年3月13日～3月19日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——探索深渊
讲座内容：
各位好，欢迎收看我们今天的《透视新科技》，我是主持人胜春。马里亚纳海沟的最深处被人们称作是挑战者深渊，可以说它的深度已经超过了珠穆朗玛峰的高度。近年来吸引了越来越多的中国科学家前去探索，我们通过短片去了解一下。在马里亚纳海沟海斗1号实现4次万米下潜，最大下潜深度达10907米，科考队员利用发现号水下机器人，对位于马里亚纳海沟南侧一座人类从未探测的海山，开展生物和岩石取样调查。中科院探索一号于今年（2016年）6月22号至8月12号期间在马里亚纳海沟挑战者深渊，开展了我国第一次综合性万米深渊科考活动。（2020年11月10日）早上8:20左右奋斗者号成功坐底，抵达了洋底深度10909米，这也是中国载人深潜事业的又一个高光时刻。随着海上不断传来的消息，我国深渊探索的水平与规模逐渐呈现各种探索深渊的设备研发日新月异。探索海底深渊的力度越来越大，那些看似难以企及的深渊忽然间热了起来。那么为什么我们要探索深渊？科学家研究深渊到底想知道什么？答案还要从科学探索中寻找。
短片过后，欢迎回到我们演播室当中。首先，我们给大家介绍一下今天我们请来的两位嘉宾，第一位的是中国大洋矿产资源研究开发协会的秘书长刘峰。欢迎您刘先生！主持人好！观众朋友们好！接下来要介绍的是中科院深海所研究员海洋生物学家何舜平先生。欢迎您！主持人好！观众朋友好！今天我们要聊的是关于深渊探索的话题。深渊，我们听到这个词的时候既神秘，又觉得有点充满了恐惧的感觉。特别想知道在科学家眼中深渊是什么？深渊要从科学的角度讲，一般是把水深超过6000米的这种区域叫做深渊。深渊实际上在海洋里占的面积很小，也就占到了海洋面积的1.2%。深渊多半是在海沟里，这些海沟多半是由于板块的运动，板块的冲撞形成的。海洋的板块一般的比重比较大，它会沉到陆地的板块的下边，会出现一些平原或者一些高起的山脉。何先生在您眼中，怎么定义深渊的概念？大概（海面）1000米以下就是深海，然后（海面）6000米以下的都特别把它叫做海斗深渊。海斗深渊呢就是Hadal是一个西方神话里面阎王居住的地方，Hadal就是魔鬼之地，就是地狱。魔鬼的居所是吧。对，很深的地方。所以说一般（海面）6000米以下叫海斗深渊。
世界上所有的深渊都位于海沟之中，我国科学家频繁光顾的马里亚纳海沟位于太平洋西北部，是一条长2550千米的弧形海沟，平均宽度70千米，大部分水深在8000米以上，最深的一段在海沟的南端，深度达到将近11000米，是目前已知地球上海洋的最深处。在19世纪70年代，由一条英国皇家考察船发现，随后这里以该船的名字被命名为挑战者深渊。近年来越来越多的国家，进入这个地球最深处进行探索。我们特别想知道，在那么深的地方，海面以下11000米的深处，这个探索难度体现在哪些方面呢？应该说科学家对11000米，对这种深渊的探索始终是一个梦想，但是大家知道这个人，一般的人如果是潜水的话，最多也就到个40米，再深了以后就受不了了。随着水深的增加，压力在不断地增加。每增加10米，就增加一个大气压，相当于在马里亚纳海沟的最深处，压力已经达到了1100个大气压，就相当于每平方厘米上有1.1吨的重量（压力）。
万米海斗深渊的压力是非常恐怖的。如果我国的奋斗者号载人潜水器，下潜到挑战者深渊的最深处，它承受着的是11千米厚重海水的压力，相当于在指甲盖上放一辆家用小轿车的重量。除了巨大的压力，深渊中没有任何的光线，这里漆黑一片，水温常年保持在2摄氏度左右，对人类来说这是一个完全无法生存的环境。这就是为什么只有极少数国家，能够把人送到海洋最深处的主要原因。说到深渊，它的产生跟我们海洋板块和陆地板块之间的关系是什么呢？刚才谈到海沟是怎么形成的，海沟多半就是因为陆地的板板块和海洋的板块碰撞造成的。海洋的板块它一般的比重比较大，然后它会沉到陆地板块的下边，然后时间久了以后它就会融化掉。后边在这个板块形成以后就会出现一条沟，然后沟的后边我们管它叫做弧后，会出现一些平原或者一些高起的这些山脉，那么在沟里边多半就是这种板块（碰撞）形成的。
在世界各大洋底潜伏着地球上最大的山脉洋中脊，来自地球深处的地幔环流，推动着岩浆从深处翻卷上来，形成新的洋壳向洋中脊的两边扩张。在漫长的岁月中，在深邃的海底，洋壳缓慢地向陆地板块的边缘移动，然后被陆地板块压向几百千米深处，又一次进入地幔的循环。周而复始，向下俯冲的洋壳同时造就了深深的海沟，也带来了深渊的地质奇观。在科学家眼中的认知当中，最深的地方是一个什么样的状态？就像一个你在陆地上看到的大峡谷一样，有的地方两岸会很陡峭，有的地方可能会很平缓。对于在海斗深渊里边，比如说比较陡峭的地方，它多半会有一些海绵啊，会有一些珊瑚啊，生长在这样陡峭的地方。但对于比较平缓的地方像海参啊，海葵啊，它会生长在这里。而在平的地方，为什么它平啊？它从海平面上会有很多的细小的沉积物掉下去，就形成了一个非常平坦的一个区域。在这个区域里边，如果这个地方的水流还比较急的话，它就会形成像我们看到的在沙漠里面的沙丘一样，在海底依然有波纹（状）的那种沙丘。
我们在学生时代，很多人认知世界上最深的地方就是马里亚纳海沟，在科学家眼中，认知当中最深的地方是一个什么样的状态呢？应该是一个非常荒芜的地方，相当于我们青藏高原的高原面。我们从海平面一直往山上爬的时候，树木就越来越少，从阔叶林到针叶林长得像松树，再一个到上面就是草，再往山顶上喜马拉雅山，珠穆朗玛峰上面那就啥都没有。这个也是一样的，从深海到深渊到海斗深渊，生物就越来越少。我说的（海面以下）四五千米的时候，海底还可以看到刘老师说的珊瑚，海胆那什么东西。因为那个地方它确实没有植物，你看见的像植物一样的东西，它也是动物。再下去的时候呢，（生物）就会越来越少，当然到下面还会有无脊椎动物比较多，没有脊椎的。有脊椎动物就是鱼，脊椎动物就会越来越少。现在到最深的地方到11000米深的海斗深渊的底（部），挑战者深渊的地方，无人的潜水器下去拍的照片，没有看到脊椎动物，脊椎动物最深就只到了（海面以下）8250米的地方。再后面就看不到了。在下面就没有，但是并不代表它一定没有，是因为我们探索的，毕竟在统计学上边，在样本量上边，还不能形成一个大数据。但是目前为止我们探索到（海面以下）8250米，就没有脊椎动物了。再下面还有生物就是一些微生物了，一直到下边的底泥里边都有大量的微生物。
刚才我们也提到说深渊当中是有动物存在，是有生物存在的。这个生物是呈什么样的特点，能跟我们说说吗？深渊里的生物，物种的数量来说，它明显地就比我们浅海要少很多。比如说我们在浅的地方有1000个物种的话，往下面去相同面积的地方。可能就会剩下只有几个物种存在，所以说物种的数量少，这是第一。第二个低等生物多，高等生物少，脊椎动物少，无脊椎动物多，而且无脊椎动物最多的就是一种甲壳类的节肢动物，就像虾那一类的。还有就是有大量的微生物，但是下面的那些细菌它叫做嗜压菌，它喜欢压力，没有压力拿上来它活不了。脱离那个层面之，它反而无法生存。我们要研究它的话，还得把它装在一个特殊的罐里，保持这个压力，保压培养，这是一个（难度）很高的技术。蛟龙号到目前为止已经在这种深渊的地区下潜了几十次了，到底下你会发现鱼的形状，它也和浅水的鱼大不一样。比如说它的嘴巴会很大，你想象中方便进食，可能就是它沾光嘛。如果有点食物它就能抢到，它的游动能力就比较小（差）。但我们发现一种现象，如果你在底下给它放上一些诱饵的时候，会有大量的各种各样的鱼类都过来。
刚才刘老师讲的那个，他说这个鱼几公里（千米）之外它都可以诱捕来，你知道什么原因吗？它的嗅觉特别灵敏，非常地特殊，不是灵敏。它的嗅觉已经丧失了，它已经没有普通的嗅觉基因，基因家族都已经退化了，只剩下一个基因家族，是闻腐烂的尸体的嗅觉，为什么鱼会这样？它的眼睛是看不见的，这个我们都做了实验，它的所有的视觉神经的基因都已经丧失了。这个鱼在下面吃啥，就是天上掉下来的东西，腐烂的鲸，腐烂的鱼，它从来没有吃到过新鲜的东西，非常可怜。新鲜的东西它都没闻过，已经有两千多万年没有闻过新鲜的东西啦，所以嗅觉已经闻不到香东西了。我觉得何先生特别有意思，他身上是有童趣的，所以对鱼类是充满了兴趣，包括他刚才对自己的研究的描述的时候，就像一个孩子讲到自己钓到鱼的那个兴奋。很多人直白地联想，说深渊的压力那么大，在那儿生存的生物，会不会被这个压力压瘪，或者它们的体型会是一个什么样的特点？它通过一种非常被动的方法来适应（压力）的，它不是去扛住它，扛不住的。这个压力没有任何东西可以扛，它比万吨水压机还厉害。它表面的皮肤真皮消失，让它里外通透，然后骨骼里边的空腔全部都消失了。头部的头颅，我们人有一个头颅，头颅跟外边完全是密封的。如果我们有个头颅的话，到了下边肯定会被压瘪。这个鱼没头颅啦，骨头因为基因的变异不发育了头是开放的，所以压力就可以渗透到（身体）所有的地方，让它保持平衡。最大可能地释放压力。这是在身体的水平上面。
它的细胞呢，我们一个细胞（有）很薄（的）细胞膜。细胞膜上面有大量的跨膜蛋白形成的孔道，让它内外能够保持电解质的平衡，渗透压平衡，然后最重要的是它分子受不了。蛋白质的分子跟DNA（脱氧核糖核酸）压力，也会把它压破的。它共价键这些我们知道，学过化学的都知道，中学（水平）以上的能知道，共价键离子键这些都会被它撕裂。怎么办？有一种物质叫做氧化三甲铵（TMA）越深的生物我们发现越发现有这个东西，含量而且越高。正是这个东西保护了它们，但是目前为止怎么保护的还没有研究出来。英国的科学家做的那个研究就是，把不同深度的鱼拿来测这个TMA（氧化三甲铵）的时候就发现8250米，他认为这个压力就连这个东西都扛不住它了。所以他就认为在底下没有鱼，但是这个结论还等待我们后面更多探索来证明。在深渊当中有没有科幻片当中所说的那种深海巨兽存在的可能性呢？从生物学上面来讲，这个怪兽要存在是可能的，但是必须要小一点，我们目前找到的东西都比较小。然后（海面以下）7000多米的那个鱼，只有30来公分（厘米）长，而且很明显它的身体都很简约，因为食物的缺乏，一年可能才吃到一回食物。从这个道理来说很难有大型生物的存在。巨型生物的存在几乎是不可能的。
我不知道科学家眼中对哪些深渊之谜会有兴趣呢？我觉得因为我是做生物的，所以对生物特别感兴趣，然后其他一些做地质的，做物理化学的，他对那些东西感兴趣。那么对于深渊的生物，因为我主要是研究生物进化、脊椎动物进化，我就特别想知道深渊的生物是怎么去的？它为什么能够待在那儿？为什么还能生存？这个鱼是怎么到深海去的？并不是它自己硬着沉下去，它不会，它没有这个能力。一定是物竞天择。它是大洋板块跟陆地板块碰撞就使得海底越来越深，鱼在表面，它也不知道，它就跟着（海底）就被带到了深渊去了。然后深渊里的绝大多数它的祖先，我估计都死掉了。压力温度的变化它居然能够活下来。不（变化）非常慢，缓慢的你都感觉不到，基因分析的结果发现它大概在两千多万年以前，（环境）发生急剧的变化。使某一些鱼类，某一些狮子鱼它产生了突变，那几个基因的突变或者是很多基因的突变导致它产生了新的特点，来适应了深海，它这样下去的。所以，我们通过这个研究，我就想知道这个过程，然后把这些假说通过我们对基因的测序，基因功能的验证来发现。所以我们经常说的对深渊的研究，前面我们提到了蛟龙号，也提到了海斗号，很多人就会问对深渊的研究（与）我们普通人的生活是一个什么样的关系呢？有关系吗？
我认为非常有关系，我们现在的人想健康，想长寿，想治疗很多疾病。现在我们的科学发展了，我们要有放矢去寻找一些新的活性物质和药物吧。哪里去找？在你家门口的沟里弄一点行吗？但这都被研究遍了。深海是新的药物来源的一个宝库，里面的菌和（其他）一些微生物，它长期适应了这种极端环境，又没光又冷，它都已经是久炼成精了。它的适应能力能够启发带到我们人类身上。不是，我们可以不用受启发，我们直接去提取它的基因组，找到它适应抗逆的这些基因来开发成为药物。我们已经发现了有一种水母，它里面一些基因就使得它长寿。那么这个机理，我们怎么拿来联系到人类？现在人类健康是最重要的事情，对我们来说。另外一个层面，我给大家举个例子，大家都知道日本是多地震的国家，所以它在日本（列）岛的周围，在这种深海的区域布设了很多的地震观测系统。通过这些观测系统，可以哪怕提前上几十秒发现这样的地壳的运动，这对于减少给人类造成的灾害都是具有非常重要的意义的。我特别想让两位来聊一聊跟自己有关的关于深渊考察的项目，这也是你们最熟悉的领域，能不能简单地给我们介绍一下？
我是通过研究鱼类进入深海研究的，然后我的梦想就是能够搞到一个深海的鱼来做基因组的研究，和它适应（深渊环境）的研究。所以我就进入深海所去做这个研究，通过我们国家的先导项目，然后这是一个深渊探索计划。所谓深渊计划，是指中国科学院发起的《海斗深渊前沿科技问题研究与攻关先导科技专项》。深渊计划的最终目标是建立我国的深渊科学体系和支持海洋科学探索的技术研发体系，推动我国海洋科学事业的发展，在深渊科学这个国际前沿领域争取领先地位。深渊探索涉及学科众多，参与深渊计划的有国内众多科研单位，如果海斗深渊是地狱之城的话，深渊计划就是我国科学家和工程师们打开地狱之门的攻城锥。深渊计划已经取得了重要进展，关于该计划的报告自信地说，万米深渊已不再是我国海洋科学界的禁区。国家的973项目，支持了一个我认为是非常有意义也是一个重大的项目。这个项目是我是首席科学家，我们利用蛟龙号在雅浦海沟，故意（特意）做了两个断面，北边一个断面，南边一个断面。每个断面安排5次下潜，总共加起来10次下潜。这个所谓的断面就是从浅的地方开始，所谓浅也指的是（海面以下）6000米啦，6000米、7000米，那么我们蛟龙号只能到7000米了。再往下我们布放一些我们管它叫着陆器，用着陆器在下边进行一些捕获海底的生物（的工作），照相摄像（设备）长期在那边布放着。也设置一些长期在那地方布设一些设备对海流，它的流向，它的流速，海水的温度，海水的盐度进行观测。我们获得了一整年的这个海沟里面的这些参数，就是知道海沟里边的这些生物，它是怎么分布的？什么样的生物，在多深的地方开始分布？再深了以后就没有了，然后它对环境又是怎样适应的？所以叫做它的分布规律与环境的互相作用之间的关系。
海斗深渊代表了地球上非常独特的海洋极端环境，孕育了地球上最神秘的生态系统，有着特有的洋流运动。上层海洋与海底之间存在着广泛的物质和能量交换，是驱动地球系统演化的关键一环，却又是人类知之甚少且难以企及的海底区域，深渊科学问题已经成为国际海洋研究的热点。所以特别想问问两位，目前我们国家对深渊的研究在世界上处在一个什么样的水平？从装备，从规模来说，我觉得我们还是比较前沿的，但是可能对在装备和规模上我们已经是比较前沿的，我自己认为的。但是可能在我们过去下潜的经验方面，你像美国伍兹霍尔（海洋研究所）他们的阿尔文号（载人潜水器），下潜的次数远远地超过我们，他们有5000次，多一次就多一次经验，每一次的经验值加起来，这个对搞科学来说是太重要了。刘先生您认同何先生的观点吗？我觉得是这样的，正因为有了这些装备，我们国家无论是973（项目）也好，还是基金的项目也好，安排了很多的研究。我就是说催生了我们国家深渊科学这门学科，因此可以这样说，我觉得基本上和国际上应该是处于同类水平。在个别的单项上有可能处于领先的状态。
我国刚刚在马里亚纳海沟成功着底的奋斗号载人潜水器，是可以在海底进行科考作业的。奋斗者号的研发成功，标志着我国载人潜水器的下潜深度从此可以覆盖世界上所有海洋的深度。我们这个科学家在谈到目前我们国家专项研究的时候，总是有一种自豪感的，当然这里面也凝聚了他们多年来的努力，也看到了这些年国家的富强之后对科技投入的这种变化。所以我特别想知道未来我们国家将如何去开展深渊的研究呢？探索深渊的话，我可以把它总结成为几条，我觉得一个是更深，另一个是更宽，另外一个是更广。现在我们（的科考）是点状要变成线状，然后再变成网状，最后变成面状。对某一个表面的大洋的深度进行覆盖性的碾压。这个很重要，什么东西都是这样。另外一个，原位取样和研究技术，这个是我们的一个难点。东西拿上来之后，那个鱼已经死了，蚌壳已经变形了，海参也炸了，细菌它嗜压的嘛，已经死了，没法研究。你研究的结果都不正确，要在原地就进行研究或者原样采样，最后的话能够建立水下空间站。我把它形容在底下弄一个人住上一年，在深渊底下搞出一个（实验室）。所以说未来的东西更多更广更深，这是很重要的。刘先生，你怎么看未来？我觉得对深渊的探索，确实我们的海洋科学家赶上了一个好的时代，国家的综合国力在不断地提升，给科学家们提供了一个很好的平台。深渊科学研究我认为，值得我们去做的地方太多了。
好，今天非常感谢两位来到我们演播室当中，跟我们共同探讨关于深渊探索的这样一个话题，我相信随着像您这样的科学家不断地努力，一定会在未来的深渊当中，找到提升人类健康甚至是提升人类幸福感的那些科学信息。好，感谢您收看我们今天的《透视新科技》节目，如果您想了解我们更多的节目内容，可以下载央视频去收看其他的节目。我是胜春，咱们下期节目再见。
（通讯员 邓辉）
