（通讯员  邓辉）

讲座题目：透视新科技——走向海斗深渊

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，中国科学院深海所研究员、海洋生物学家。

讲座时间：2024年2月26日～3月3日

（备注：讲座视频可循环播放）

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透视新科技——走向海斗深渊

讲座内容：

海底深渊，这个人类曾经难以企及的生命禁区，如今已有着越来越多的外来者不断光顾。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。（2020年11月10日）早上8点20分左右，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。2020年，中国万米载人潜水器“奋斗者”号，突破一万米，在马里亚纳海沟成功坐底，科学家们对这个地球最深处进行了一系列科考，深渊神秘的面纱正在被他们一点点掀开。那么，科学家们究竟为什么关注深渊？在海面下的万米深处，他们会发现什么呢？今天我们请来的两位嘉宾，第一位是中国大洋矿产资源研究开发协会秘书长刘峰，欢迎您，刘先生！接下来为大家介绍的是中科院深海所研究员、海洋生物学家何舜平先生。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？

一般是把水深超过6000米的这种区域叫作深渊，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%，这种深渊多半是在海沟里面，这些海沟多半是由于板块的运动，板块的冲撞形成的。何先生在您眼中，怎么定义深渊的概念？它有很多不同的说法，大概（海面）1000米以下就是深海，然后（海面）6000米以下的呢，都特别把它叫做海斗深渊。有人问我是不是像漏斗一样的，它不是。Hadal是一个西方神话里边阎王居住的地方，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。即使将地球上最高的山峰珠穆朗玛峰放入这里，山顶离水面也还有几千米的距离。这处深渊在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？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，它的压力已经达到了1100个大气压，就相当于每平方厘米上有1.1吨的重量（压力）。有很大的压力。然后每下降10米的话，它的大气压就会增加一个，而且温度非常低，几乎是接近于冰点，大概是2到3OC的样子，而且氧气的话也比海平面要低。万米海斗深渊的压力，是非常恐怖的。在2021年，我国的奋斗者号载人潜水器下潜到挑战者深渊的最深处，它承受的是11千米厚的海水压力，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2OC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，然后它会沉到陆地的板块的下边。然后时间久了以后，它就会熔化掉，后边在这个板块形成以后，就会出现一条沟，然后沟的后边，我们管它叫作弧后，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公里深处，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。人类对深渊始终充满好奇，这里到底是什么样？会有哪些惊人的发现呢？很多孩子对科学充满了幻想，甚至想到说把开海水都抽干了会是什么样？我不知道您两位作为科学家有没有想过，真的有一天把海水抽干了，这深渊里会是什么样的景象呢？

就像一个你在陆地上看到的一个大峡谷一样，有的地方两岸会很陡峭，有的地方可能会很平缓。对于在海斗深渊里面，比如说比较陡峭的地方，它多半会有一些海绵、珊瑚，生长在这样陡峭的地方。在对于比较平缓的地方，像海参、海葵，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，它就会形成一个像我们看到的在沙漠里边的沙丘一样，在海底依然那样的波纹（状）的那种沙丘。这跟陆地上的景色很相似吗？很相似，但是在这样的深渊里是不可能看到像我们的树木、花朵，这是没有的。在这么深的海水里边，不可能有植物，因为它没有光合的作用。多半你看到的比较漂亮的花什么的，那都是生物。我们在学生时代，很多人的认知世界上最深的地方就是马里亚纳海沟。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，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。刚才刘老师说的珊瑚、海胆，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。再下面就没有，但是并不代表它一定没有，是因为我们探索的，毕竟在统计学上面，在样本量上，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。这个生物是呈什么样的特点？能跟我们说说吗？

深渊里边的生物，物种的数量来说，它明显地就比我们浅海的要少很多。比如说我们在浅的地方有1000个物种的话，往下面去的相同面积的地方，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，它叫作嗜压菌，它喜欢压力，没有压力拿上来它活不了。脱离那个层面之后，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。保持这个压力，保压培养，这是一个（难度）很高的一个技术。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。你想象中可能就是它沾光嘛，如果有点食物它就能抢到，它游动的能力就比较小（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。据说在几公里的范围内，这些鱼都能闻得到，比如我们放点这个虾，放点烂肉之类的。刚才刘老师讲的那个虾，他说这个鱼几公里之外，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的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。这个鱼在下边吃啥？就是天上掉下来的东西，腐烂的鲸，腐烂的鱼，它从来没吃到过新鲜的东西，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这个新鲜的东西啦，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的鱼的那个兴奋。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扁，或者它们的体形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，它都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。如果我们有个头颅的话，到了下边肯定就会被压瘪，这个鱼没头颅啦，这个头骨都，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。释放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这种平衡，渗透压平衡。然后呢，最重要的是它分子受不了，蛋白质的分子跟这个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）以上的人就能知道，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胺，越深的生物，我们越发现有这个东西，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TMAO（氧化三甲胺）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的探索来证明。在深渊当中，其实我们有很多（现象）是未知的，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？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，它也只有30来公分（厘米）长，而且明显它的身体都很简约，一年可能才吃到一回食物。所以从这个道理来推算，很难有大型生物存在。巨型生物的存在几乎是不可能的。

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，然后深渊里边的绝大多数它的祖先估计都死掉了。压力温度的变化它居然能活下来。不（变化）非常慢，缓慢得你都感觉不到。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，我就想知道的这个过程，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。在深渊里，虽然没有阳光，寒冷低氧，但生命永远能找到自己的出路。这里珊瑚丛生，海兔、深海狮子鱼等动物，在其中穿行、栖息，这里还有人类肉眼无法看到，却是深渊区最庞大的生命群体微生物。这些远离陆地的深海生命，为什么能在这样极端的环境中生存繁衍？研究它们的存在，对人类来说有什么意义呢？

对深渊的研究，对（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，但是现在我们的科学发展了，我们要有的放矢去寻找一些新的活性物质和这个药物，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。它的适应能力如果能够启发，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，它里边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，大家都知道日本是一个多地震的国家，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。

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？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，就是从从浅的地方开始，所谓浅也指的是（海面以下）6000千米啦，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，我们管它叫作着陆器，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，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，那么我们获得了一整年的这个海沟里边的这些参数。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。然后呢，它对环境又是怎么适应的，所以管它叫作它的分布规律与环境的互相作用，互相作用之间的关系。

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。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，在中国也专门建立了一系列深渊科考的项目，用于支持和推动我国深渊科学体系的发展。如果海斗深渊是地狱之城的话，这些深渊项目就是我国科学家和工程师们打开地狱之门的工程锥。随着我国深海装备研制的成功，万里深渊已不再是我国海洋科学界的禁区，已经有着各种方式的科研考察在深渊展开。这些在万米深海中游动的机器鱼，就是中国科学家模仿深海狮子鱼研制的探测器。2021年3月，这些仿生机器鱼作为封面文章，刊发在国际顶级科学期刊《自然》杂志上。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，但是就是说我们可能在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，我就说是催生了我们国家深渊科学这门学科。因此呢，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。对研究深海的科学家来说，能进入深渊，亲眼观测到有价值的科考目标十分重要。近年来，中国科学家依靠载人潜水器，在海底发现了冷水珊瑚群、鲸落等自然现象，这对于科学家进一步认识海洋生态系统有着十分重要的意义。如今，中国已拥有4500米、7000米和万米三个级别的载人潜水器，可供科学家们在海底寻找感兴趣、有价值的科研目标，还能直接操作机械臂取样。这些宝贵的发现都将推动中国深渊学科体系的建立和发展。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，这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这个研究呢？

探索深渊的话呢？我可以把它总结成为几条，我觉得一个是更深，另外一个是更宽，另外一个是更广。就是我们现在点状要变成线状，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，这个东西很重要，就什么东西都是这样。另外一个，原位取样和研究技术，这是我们的一个难点，东西拿上来之后，那个鱼已死了，蚌壳已经变形了，海参也炸了，细菌已经在（离开）高压，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（位）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个一年，在深渊底下搞一个（实验室），所以说未来的东西更多、更广、更深，这是很重要的。刘先生您怎么看未来，对深渊的探索？我觉得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，这里边如果是再广泛一点讲的话，比如说我们怎么利用这些深海的一些矿产，深海的基因，怎么通过这一块发展我们的深海的技术，我觉得这都是我们的难题。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。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。