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世界海洋日特别策划丨人类探索海洋之旅

来源:中国军网-解放军报 作者:冯丽滢 李冠桥 张 亮 责任编辑:王韵
2023-06-09 07:04:51

人类探索海洋之旅

■冯丽滢 李冠桥 张 亮

底图为我国蓝鲸一号钻探平台。小图从左到右依次为潜龙三号、深海勇士号、奋斗者号、蛟龙号潜水器。资料图片

58年前,重上井冈山,毛泽东同志写下“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”的豪迈诗句。今天,当初的美好愿望已变成现实。从“嫦娥飞天”到“天问落火”,九天之外捷报频传。与此同时,奋斗者号载人潜水器也完成了国际首次环大洋洲载人深潜科考任务,满载成果而归。

从古至今,人类对未知的探索从未停止。浩瀚、神秘的海洋,占据了地球表面约70%,但人类目前只对5%的海洋进行了探测。对于生活在陆地上的我们来说,海洋还有太多的秘密等待着揭开,还有更多的宝藏等待着挖掘。

21世纪是海洋世纪。如何保护海洋、实现海洋可持续发展,已经成为世界各国共同面临的重要问题。2008年,第63届联合国大会上,联合国将每年的6月8日确定为“世界海洋日”。在第15个“世界海洋日”来临之际,我们不妨把目光眺向蓝色大海,来聊一聊人类的探索海洋之旅。

探索更远的海洋

人类自诞生以来,就渴望着探索远方,海洋则是人类迈向远方的第一站。为了寻找大洋彼岸的新大陆,冒险家们不惧危险,勇敢地踏入陌生的大洋。作为探索海洋必备的交通工具,船舶应运而生。

事实上,早在距今约1万年前的石器时代,人类已经可以造船。然而受限于简陋的工具,人类只能用石斧在树干上凿出独木舟。不难想象,这种独木舟根本无法抵御海上的风浪。

随着人类加工能力的进步,船舶越造越大,船帆、船桨逐渐出现,这样的船,可以航行更远。此时,人类也从舟筏时代,进入到帆船时代。

帆船时代,有一支航海民族曾大放光彩。他们就是腓尼基人。腓尼基人是古代世界最著名的航海家和商人。公元前2000年至公元前1000年左右,腓尼基人建造出了一种弧形船。弧形船有着鼓胀的外壳和长方形帆。腓尼基人通过太阳和行星的位置确定方位,借助弧形船,开辟了从直布罗陀海峡远航至大西洋的航线。到了公元前8世纪左右,腓尼基人的殖民地已经遍布地中海沿岸。据记载,公元前7世纪左右,腓尼基人从埃及出发,耗时3年完成了环非洲航行。今天,直布罗陀海峡的两个坐标,就是用腓尼基的神来命名的。腓尼基人的勇敢,在历史上永远留下了印记。

自15世纪开始,帆船迎来发展的“黄金时代”。中国明代郑和下西洋,从福建沿海出发,远航西太平洋和印度洋,最远到达东非、红海。

葡萄牙则改进风帆技术,创造性地以三角帆代替方帆,并改进了指南针,建造出了适合远航的快速帆船。而后,葡萄牙在恩里克王子的带领下,撑起风帆,领航世界大航海,最终和西班牙先后成为称雄世界的海洋霸主,并把触角一直伸展至欧、亚、非和美洲,影响世界长达一个多世纪。

18世纪,蒸汽机问世。1807年,美国人富尔顿首次在克莱蒙脱号船舶上,使用蒸汽机驱动装在两舷的明轮,并在哈德逊河上航行成功。从此,机械动力开始代替自然动力,人类迎来了蒸汽机船时代。

20世纪中叶,柴油机船等更为先进动力的船舶相继登上历史舞台,船舶发展进入了新的历史阶段。船舶越行越远—在船舶帮助下,人类得以走出陆地,到达世界任意一个角落,甚至是人迹罕至的极地;船舶的动力也越来越足—当年麦哲伦花费3年多、历经千难万险完成环游世界之旅,如今也只需要不到3个月时间。

从史前时期的一叶扁舟,到今天的高科技舰船,经历了几千年的漫长演变,人类无穷的智慧和发明创造力,在船舶身上得到了完美体现。在这个过程中,随着船舶技术的进步,人类对海洋的认识、探索与开发也得以不断深化。

探索更深的海洋

前不久,据新华社消息,我国在南海海域发现两处古代沉船遗址。近日,深海考古队已经搭乘探索一号科考船,在南海西北陆坡一号、二号沉船遗址海域开始了第一阶段调查。据介绍,考古工作将充分利用已有的平台技术装备,包括探索一号、探索二号科考船,深海勇士号、奋斗者号载人潜水器,狮子鱼一号遥控水下机器人等,同时开展深海考古关键技术攻关和专用装备研发,为深海考古工作提供有力支撑。

此次发现的两处大型海底沉船遗址,位于南海西北陆坡约1500米深度海域。深海考古,难度可想而知。

在大海中,随着深度的增加,能见度会越来越低。当水深超过200米,海洋中的能见度已经非常低了。当水深达到千米级时,我们就可以真切体会到什么叫“无边无际的黑暗”。

然而,深海中真正可怕的,是其中的高压。一般来说,水深每增加10米,海洋中的压强就会增加差不多1个大气压。地球海洋的平均深度大约为3700米,这种深度的压强可以达到370个大气压,这大概相当于1平方厘米的面积承受370公斤的重量。如此极端的高压环境,极大地限制了人类在深海中的行动能力。当然,环境的恶劣阻碍不了人类探索深海的步伐。借助深海探测器,人类得以进入更深的海底。

美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家,至今仍保持着多项潜入深度的世界纪录。1960年,美国里亚斯特-2号在马里亚纳海沟创下了载人潜水器最深世界纪录10916米。此外,日本、法国和历史上的苏联,也都拥有较为先进的潜水器。1995年,日本海沟号创下了无人潜水器最深世界纪录10970米。

随着我国对于海洋科技的重视,尤其是党的十八大提出海洋强国战略以后,我国的深海探测器研究迎来新的机遇和高速发展期。

2010年,海龙号无人有缆潜水器完成3500米级海试。2018年,潜龙三号无人无缆潜水器研制成功。这期间,探测者们发现揭示了南海海盆张裂、海底扩张的历史,使南海成为深部过程研究程度最高的边缘海。2020年4月,中科院科考船探索一号搭载深海勇士号载人潜水器抵达三亚。本次航行中,我国科学家首次在南海发现了一个3米长的自然鲸落。

2020年11月10日,奋斗者号成功坐底马里亚纳海沟,创下中国载人深潜10909米新纪录。奋斗者号全海深载人潜水器的研制成功,标志着我国在大深度载人深潜领域已经达到世界领先水平。从此,人类探索万米深海又拥有了一个强大的新平台。

目前,各国正在集中力量研制深海潜水器、水下居住舱以及海底采矿装置。随着人类对深海探测的推进,越来越丰富的海洋资源领域正在被开发利用。海底多金属结核的商业性开采将逐渐规模性展开,对洋底天然气水合物(可燃冰)的开发利用也提上了日程。

与大海和谐共生

海洋,是地球上最大的“资源宝库”,自然资源储量占地球总量65%以上。其蕴含的生物、矿物、可再生能源及空间资源等,对人类的生存有着重要意义。

海洋被誉为“未来粮仓”。仅以物种数量来算,海洋生物种类达到约20万种,能为人类提供丰富的食物资源。

海洋是地球最大的“天然矿床”。海洋沉积物价值极高,其中有金刚石、金、铂、锡等矿物。除此之外,海洋矿产资源中还有一个潜在的宝库—多金属结核。多金属结核含有锰、铁、镍钴、铜等几十种元素,总储量达3万多亿吨。海洋还储藏着各类丰富能源,包括石油、天然气、潮汐能、海流能、温差能、盐差能、风能、地热能等。目前,世界海洋矿产开发中,最重要的组成部分是海洋油气的开采,其产值占海洋开发总产值的70%以上。世界上已有50多个国家和地区从海洋开采石油,年产量占世界石油产量的30%左右;海上天然气产量已占天然气总产量的20%以上。与此同时,作为可再生清洁能源的海洋新能源,受到越来越多的重视,正在引发一场新的能源革命。

除了对海洋生物、矿产和资源的利用,人类的科技发展也从海洋中受益匪浅。比如,鱼排出鱼鳃内的气体时,身体便下沉;当充入气体时,便会浮起。根据这一原理,人们制造了潜水艇。海豚的身体真皮内具有海绵状的突起,突起之间充满流动的液体,难以产生阻碍运动的满流,从而可以快速前进。根据这样的原理,科学家们给水下潜艇及鱼雷穿上了一层类似鲨鱼和海豚结构的“衣服”,大大提高了潜艇和鱼雷的速度。此外,科学家们发现,鲸联络同伴、寻找猎物不是通过眼睛而是通过回声定位法。它从鼻下产生声波,在海中遇到障碍物后再返回耳朵。受此机理的启示,人类发明了声呐系统安装在舰艇和潜艇上,在海上作战时广泛使用。

海洋仿生机器人,是人类学自海洋、用于海洋的“代表作”。近年来,形形色色的海洋仿生机器人,在海洋科考、水下作业、侦查搜救等多方面发挥着越来越重要的作用。前段时间,我国科学家开发出一种鱼形机器人,用以探求解决越来越严重的海洋微塑料污染问题。这款鱼形机器人每秒可以游大约自身身体长度的2.67倍,能够拉动5公斤的重量。在游动过程中,鱼形机器人会释放出含有带轻微负电的分子,吸引带正电的微塑料分子,从而让海洋中的微塑料“自投罗网”。

海洋孕育了生命,联通了世界,促进了发展。然而,随着全球气候变化以及海洋污染,这份美好有陷入失衡的危险。向海而兴,背海则衰。海洋是全人类共同的财富,是人类赖以生存的蓝色家园,需要我们倍加珍惜,共同守护。