这个领域，中国实现了零的突破

(⊙_⊙) 

每天一篇全球人文与地理

微信公众号：地球知识局

来自深处的黑烟

作者：于婷玮

校稿：朝乾 / 编辑：澄澈

5月30日9时31分，火红的烈焰从火箭底部喷涌开来，震彻长空的轰鸣声穿过云层，我国神舟十六号载人飞船以傲然之姿奔向太空，再探苍穹。

从茫茫戈壁奔向遥远星空

（神舟十六号飞船发射，图：壹图网）▼

曾经，我们无数次地仰望星空，幻想宇宙的模样。如今，我们可以从太空这一美丽的观景平台，遥望家园的山峦河流与冰川大海。

杳如星河上，但觉云林幽

（俯瞰地球，图：壹图网）▼

人类在发展的过程中，势必会向未来空间拓展。1957年10月4日，苏联发射的第一颗人造地球卫星Sputnik（伴侣号）拍摄的海洋照片极大地激发了科学家从太空研究海洋的兴趣。

世界上第一颗环绕地球的人造卫星

（Sputnik（伴侣号），图：壹图网）▼

1972年12月7日，“阿波罗17号”载人飞船的宇航员在飞船运行至距离地球29000公里的高空时，用相机定格下了人类在太空中远眺母星的景象：蓝色的海洋、漩涡状的白云、非洲的海岸线……清晰可见，海洋的神奇和壮美在辽阔而又漆黑的太空中熠熠生辉。

美丽的蓝色星球，我们共同的家园

（“阿波罗17号”拍摄地球，图：壹图网）▼

随着科学发展和技术创新，人们逐渐认识到，卫星除了能够提供给我们一种不同于以往看待世界的方式，还有另一种重要的作用——卫星遥感探测。

从太空到深海

1978年，在美国航空航天局（NASA）发射的“雨云”卫星搭载全球首个用于海洋水色观测的传感器——海岸带水色扫描仪（Coastal Zone Color Scanner，CZCS）进入太空，开创了海洋水色卫星遥感时代。

“雨云”卫星运行8年间，CZCS获取了大量的海洋水色观测资料，验证了卫星水色遥感探测的技术可行性，为后续的发展积累了宝贵经验。

“雨云”的CZCS采集了大量数据

整合为世界上第一张全球生物圈图像

展示了全球植物生物量的生产潜力

（横屏-“雨云”生成全球生物圈图像，图：壹图网）▼

1986年，CZCS停止运行，在此后的时间里，中国也开始积极推动自己的海洋水色卫星计划。

2002年5月，我国发射了第一颗用于海洋环境探测的光学卫星HY-1A，卫星上搭载了水色水温扫描仪（Chinese Ocean Color and Temperature Scanner，COCTS）。HY-1A实现了我国海洋水色卫星零的突破，为我国海洋水色卫星的发展奠定了技术基础。

COCTS可对多种海洋环境进行探测▼

浩瀚太空中的卫星，让我们不仅能够在地球之外看海洋，还能够观测数据以更好地感知海洋。

在好奇心和想象力的驱使下，人类不断地探索着这个世界。我国古有尝试火箭飞天的万户，今有为“上天入海”事业发展奋斗终生的科学家们。

“可上九天揽月”成为现实

（太空行走，图：壹图网）▼

在他们不懈的努力之下，飞跃式发展的载人航天和探月工程实现了中华民族九天揽月的梦想。与此同时，方兴未艾的深海探测工程又将我们的视线带向蔚蓝的海洋。

我们常说，万物生长靠太阳。深海，偏偏是阳光照射不到的地方，也是热量无法抵达的区域。古希腊人相信深海是没有底的，英文里深渊叫abyss，源于希腊语abyssos，意为“无底”。

黑漆漆的深渊，静静的等待人类探索

（伯利兹大蓝洞，图：壹图网）▼

随着人类对海洋探索的不断推进，深海的概念也逐渐引起关注，在资源、环境、军事等不同领域有不同的界定。

目前，广义的深海是指水深超过200米，即大陆架以下的整个海域，包括深海、深渊和超深渊。而通常深海是指1000米以上水深，自然光难以透入，无法进行光合作用的水域。因此，19世纪的生物学家们普遍认为，深海是一片寒冷、黑暗、荒芜的无生命地带。

再灼烈的阳光，也无法为深海带来光明

（图：壹图网）▼

然而，随着海洋技术的发展，尤其是深海技术的发展，我们才发现，大洋深处，自有胜景。

深海世界，超乎想象

1977年，美国“阿尔文”(Alvin)号载人深潜器在东太平洋加拉帕戈斯群岛的大洋洋中脊裂谷地带考察时，意外地在海底热液喷口附近发现了一片比热带雨林更为生机勃勃的生物群落——

如雪片般密集的微生物、白色的贝、紫黑色的鱼以及大片大片红白相间的“玫瑰花朵”——管状蠕虫，共同构成了海底奇异又美丽的景色。

海底绚烂的生命奇迹

（深海鳗与管状蠕虫，图：壹图网）▼

这是一个完全不依赖于光合作用而生存的独立生命体系，这些生物在不见天日的深海里，毫不吝惜展示出蓬勃的生命力。

屡次创造重大科学发现的“阿尔文”号深潜器

（图：壹图网）▼

1979年，“阿尔文”号载人深潜器又在该生物群落偏北的洋中脊地区发现了数十个冒着黑色和白色烟雾的液柱，研究人员将其命名为热液喷口(hydrothermal vent，亦称热液口或深海热泉)。

这些高度可达10米，耸立于海底的热液喷口，形似烟囱，根据喷出的流体颜色称之为“黑烟囱”或“白烟囱”。

“黑烟囱”温度可达350°-400°

（喷发中的“黑烟囱”，图：壹图网）▼

小清新风格的“白烟囱”

温度仍有100°-250°

（“白烟囱”，图：NOAA）▼

海底热液口虽然外观上低调朴素，但内部却蕴藏着种类丰富的金属硫化物矿产，其本身也是连接海洋与地球内部的通道，研究热液口的生物地球化学循环对于理解海洋系统具有重要意义。

海底热液形成示意图

（图：壹图网）▼

但因现代热液喷口分布在海底，世界上仅有少数国家有能力开展海底热液的研究。拥有6000米以上深度载人潜水器的国家更是屈指可数，目前仅有美国、日本、法国、俄罗斯和中国。

2007年，我国“大洋一号”深海考察船在2800米深的西南印度洋中脊上成功发现了新的海底热液活动区，实现了中国人在该领域“零”的突破。

研究古老的西南印度洋中脊

对揭示印度洋的演化过程具有重要意义▼

同时，这也是世界上首次在超慢速扩张洋中脊发现海底热液活动区，并“捕获”到样品。这证实了在超慢速扩张的洋中脊上，也存在热液喷口活动的推断。这一热液区被命名为“龙旂”，这一词语出自《诗经》，是我国科学家留在大洋深处的中国印记。

2017年，由中国自行设计、自主集成研制的载人潜水器“蛟龙”号在西北印度洋首次实施了载人深潜精细调查，成功发现了27处海底“黑烟囱”和多金属硫化物丘与黑暗生态系统。

宛如深海中一条矫健的钢铁游龙

其惊人的7000米级潜航深度

可进入99.8%的全球海洋区域

（“蛟龙”号，图：壹图网）▼

生命之美，无处不在。即便是在深海这样的极端环境下，科学家们依旧在不断发现新奇而独特的物种，海洋生命的多样性令人震惊。

2000年，全球海洋生物普查计划组织了一个庞大的研究团队，开始了其在全球海洋中长达10年的探索。从海岸带到深海平原，从北极到南极，这项研究几乎跨越了所有的海洋区域，来自80多个国家的2700位科学家皆参与其中。

对全球的海洋生物及环境进行详尽普查

（图：Census of marine life）▼

根据普查得出的统计数据，海洋生物物种总计可能约有100万种，其中25万种是人类已知的物种，其余75万种人类知之甚少，后者大多生活在北冰洋，南极和东太平洋未经深入考察的海域。

海洋碳汇

我国是世界上海洋生物多样性最为丰富的国家之一，已记录海洋生物2.8万多种，约占全球海洋物种数的13%，位居世界第三位。海洋生物多样性不仅为我们提供了生存所需的食品、药品和工业原料，也在气候调节、二氧化碳吸收和固定等方面发挥着重要的作用。

海洋碳汇，也称“蓝碳”，是利用海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在海洋中的过程、活动和机制。

工业革命以来，化石燃料的大量使用加剧了大气二氧化碳的增长态势，海洋作为重要的碳汇，吸收了工业革命以来人类排放约40%的二氧化碳。相较于森林、草原等陆地生态系统数十年到几百年的碳汇储存周期，海洋碳汇可储存长达千年之久，“生物泵”在其中的作用功不可没。

地球碳循环示意图

（图：壹图网）▼

海洋生物泵通过浮游植物吸收大气二氧化碳，通过钙化与形成海雪的方式最终将大气二氧化碳固化在生物体 (壳)或深海海底，从而达到碳汇的效应。

海洋生物泵碳循环示意图

（图：wiki）▼

其中，海雪是有机碳向下运输的重要形式，也是海洋生物泵的关键载体。

如同秋季树叶凋零一样，上层水体中的动植物每时每刻也会因死亡而向下沉降，部分难以分解或来不及分解的组织、碎屑等可与粪便、砂以及其他无机灰尘而结合形成颗粒状的有机形态。这些颗粒在水中缓慢下沉，如同片片雪花飘落一般，因此得名。

海雪生成示意图

（图：ocean climate）▼

为了更完整地认识海洋生物泵，我国科学家经过多年对蓝碳的系统研究，逐渐认识到海洋生态系统中微型生物的重要作用，进而提出了全新的海洋储碳机制——海洋“微型生物碳泵”理论。

这一理论指的是，海洋中存在着无数个体积极小但数量庞大的微型生物，它们能够把活性有机碳转化为难以被生物利用的惰性有机碳，从而使碳长期封存在海水中。

海洋“微型生物碳泵”示意图

（图：《神奇海洋的发现之旅》）▼

微光虽渺、万丈成炬。这些并不引人注意的微型生物，以惊人的总量，汇聚成维持海洋生态系统平衡的磅礴伟力。

宇宙浩瀚，海洋深邃。海洋生态系统内多样的生物，奠定了海洋物质循环和能量流通的基础，支撑起了一片生机盎然、物产富饶的疆域，使其具有不可比拟的资源供给能力和环境承载潜力，同时也面临着前所未有的生态压力。

海洋中蕴藏着巨大的价值

（全球海洋价值示意图，图：壹图网）▼

实现海洋的可持续发展是我们必须正视的严峻挑战，如何与海洋和谐共处是需要我们在行动中不断丰富内涵的命题。

海洋的过去、现在和未来都带有神奇的色彩，也隐藏着重要的秘密，等待我们去了解、去探索。

《神奇海洋发现之旅》丛书由中国科学院院士苏纪兰总主编，多位院士和专家参与编写，从生物、地质、物理、化学、技术等不同学科角度，聚焦于这片深邃无垠、奥妙无穷的蓝色世界，既讲述了海洋自远古以来的演变，也揭开了隐藏在海底深处的神秘一角，同时遐想了海洋科学和技术交叉融合的未来景象。该丛书入选“十三五”国家重点出版物出版规划项目和国家出版基金资助项目。

《神奇海洋的发现之旅》丛书▼

值此世界海洋日来临之际，借助书籍与文字，开启我们与海洋的缘分之旅，感受大海的力量与美丽。

- 推广 -

*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场 

封面：壹图网

END

扩展阅读