海底的石頭，藏著地球的秘密

施晶晶

如果你有機會去往3000米深的海底，你最想帶上岸的是什么？

唐立梅帶回來的是幾塊石頭—這是2013年，她搭乘蛟龍號探索深海的戰利品之一。現在的她，是自然資源部第二海洋研究所副研究員。

這聽起來有些不可思議，畢竟石頭實在太普通了，而下到深海卻要費九牛二虎之力，這好像有點浪費機會。

但對唐立梅這樣的地質科學家來說，平平無奇的石頭里就藏著地球的奧秘，而她的工作就是破譯它，還原地球地質演變的歷史。

海洋覆蓋著地球表面2/3的面積，海水之下，是與陸地相連的地殼，海底也由此成為地質科學里不可或缺的領域。即便如此，不得不承認，相比我們對海洋的認知，我們對陸地甚至太空更熟悉些。

到2022年5月，國際航空聯盟統計的太空人有622名，他們來自38個國家；此時此刻，仍有宇航員常駐國際空間站。相比之下，抵達萬米深海的潛航員，匯總公開數據得出的數字，不超過40人，來自4個國家。沒人在那里單次停留超過3個小時，從下潛到上浮，配備的生命支持系統也只能維持72小時。

其實這很奇怪。海洋是生命的起點，人類最初就從海里某一物種演變而來。但千百年來，我們對深海的興趣似乎異常冷淡。海平面以下，越往深處去，就越黑暗和貧瘠，當陽光逐漸消失，留給探險者的是無盡的未知、神奇和神秘。

探索是解密的開始。潛航至深海，唐立梅看見的是一個詭譎奇幻的異世界，這里的景觀，連同解碼之后的歷史敘事，都是地球曾經劇烈活動、如今依然充滿能量和生命力的明證。

潛入深淵

十年間，唐立梅和很多人回憶過自己的深潛見聞。那是北半球的夏天，在太平洋一處海面上。

從下潛的前一天晚上開始，她就不再喝水，早飯也只吃了一個雞蛋、一塊餅干，因為她即將進入蛟龍號載人艙，去往深海連續科考10個小時，中途不方便“解手”。況且，蛟龍號的載人艙直徑只有大約2.1米，空間狹小卻要容納3名潛航員。

早上八點半，唐立梅和另外兩名同事進了蛟龍號載人艙，大家各取3人名字里的一個單字，給蛟龍號的首次科考三人組取名“傅立葉”組合。唐立梅也由此成為第一位搭乘蛟龍號下潛科考的女性潛航員。

蛟龍入海，在阿基米德原理支持下，搭載的壓載鐵幫助它克服海水的浮力，蛟龍號要沉入海平面以下2774米的目標區域。載人艙有三個透明的圓形觀察窗，最大的直徑不過20厘米。這是他們窺探海底世界的貓眼，能抵抗7000米水深的壓強，相當于在指甲蓋大小的地方，壓上一輛汽車。

透過觀察窗，水下光影的變化鮮明可見。

剛入海，陽光還能透下來，從水下往上看，海水湛藍色，泛著光，像天空之鏡。如果是在靠近陸地的近海，水下200米以內，適宜的溫度和充足的養分，會讓這里成為生命最繁盛的區域。

陸地賞雪并不稀奇，那如果是在海里看雪呢？在遠離陸地的遠海，在50米左右的深度，唐立梅看見海洋雪。但那不是溶于水的雪花，而是浮游生物漫海飄揚沉浮。

再往深處去，像太陽跌落地平線一樣，陽光一點點消失，到了水下300米的位置，光線晦暗到蛟龍號的機械手臂都看著模糊。

蛟龍號載人艙接著往下沉，突然間，唐立梅看到了第一個發光生物，它像流星一樣從觀察窗前劃過。她特別留意了當時的位置，水下350米，比預期位置更深。

一片黑暗中，發光生物越來越多。和紀錄片或視覺海報里呈現的不一樣，唐立梅看到的不是一個個藍色的光點，而是和星辰一般的白點點。有時候它們成串地飄過，有的就聚在一起，有的像是受了驚擾，火樹銀花一般地輕盈散開。親眼所見，唐立梅只能用辛棄疾的詞來做類比，“東風夜放花千樹”。

這個時候，你會意識到這個世界是如此奇妙，以海平面為界，天上海底構成了一種對稱的美。海平面之上，是銀河浩瀚，海平面以下，也有“漫海星辰”，天空和海洋，有著驚人的相似和意象交融。

一直到水下1600米深，唐立梅還能看見零星的發光生物，但再往深處探，就陷入了更濃的黑暗。艙內，溫度也已經下降到逼近零度，凝結了一些水珠。她披上了毛毯御寒，半跪著、臉貼著觀察窗，繼續窺視海底世界。

海平面之上，是銀河浩瀚，海平面以下，也有“漫海星辰”，天空和海洋，有著驚人的相似和意象交融。

深潛繼續，入海一個半小時后，監測數據提示，下面是一座海山，蛟龍號即將坐底。這個時候，他們第一次打開了探照燈—那是唐立梅覺得最奇幻的一個瞬間。

直映入眼簾的是一片灰色的沉積物，她很難用具體的語言直接描述那幅景象，只是覺得那很像科幻電影里的“外太空”“火星的表面”，是不同于陸地的世界。這里沒有色彩斑斕，沒有肉眼可見且顯著活動著的生命；這里更像是一個失去了色彩的異域，雖有少量生物附著在海山表面，但它們卻像陸地上的植物般一動不動，但唐立梅知道，它們不是植物，都是動物。

靜止，是眾多原始海洋生物的生存策略，它們主要靠過濾海水中的浮游生物來獲取養分維持生命。它們當中，很多生命選擇了這樣活：如果躺著就能活下去，又何必蠅營狗茍、勞碌奔波？原始的生活就是如此簡單且安逸。對最原始的多細胞生物海綿來說，這樣一動不動，就能活幾千年。

唐立梅也很驚奇，生活在水下3000米的海參，可以承受比普通高壓鍋高100多倍的壓強，而到了陸地，它們的內臟反倒會因為壓強變化而爆裂。人之蜜糖，海參之砒霜，大抵如此。

她還認識了很多奇怪的海魚，比如隆頭魚群里，首領是雄性，而這位老大死后，魚群里的一只雌性隆頭魚就會變成雄性，成為新的首領；還有鮟鱇魚，雄性鮟鱇魚的大小只有雌性鮟鱇魚的1/6，這些小伙子的終身大事就是找到一只雌性，咬破它的腹部，鉆入其皮下終身相附至死。雌與雄，孰強孰弱，是對立還是統一，自然界里可沒有唯一固定的法則。

假如把海水抽干

普通人看大海是遼闊的，畢竟地球表面是“三分陸地七分海洋”，但唐立梅不這么認為，她說大海真的太渺小了，那只是地球的一滴淚—這不是全然脫離事實的夸張比喻，而是計算、對比過體積之后的客觀結論。

“地球的半徑是6300多公里，海水的平均深度大概是3.68公里，千分之一都不到，也就是雞蛋殼表面的一小層膜，體量非常小，它的體積對地球就是一滴淚。”唐立梅說。

如果把海水抽干，會露出巖石表面，那是大洋地殼，它和大陸地殼相連，共同組成了地球赤裸裸的真面目—它不似中學地理課本上畫的雞蛋模型那樣表面光滑平整，而是一顆表面略帶坑洼的扁圓土豆。海陸地殼相連，這也是唐立梅需要潛航至深海探索和采樣的原因：“地球是一個整體，不能孤立地去看待海洋地質。”

事實上，海洋和陸地在地貌景觀上有很多相似。海山和陸地山脈類似，2023年4月發表在《地球與空間科學》上的新海山目錄就宣告，科學家已經探測到了4.3萬座海山，但這個數字也只測繪了海底的1/4；目前已知最高的海底山只比珠穆朗瑪峰矮200米。

這個時候，你就能理解滄海和桑田的親緣關系，它們看似完全不同，但在地質上其實是不分彼此的一家親，才能相互轉換。

你也許聽說過大洋中脊，它氣勢豪邁地貫穿四大洋，綿延8萬公里，地質上相當于陸地上的裂谷，不過最長的東非大裂谷現在也就6400公里，只有大洋中脊的8%。后者稱得上是鬼斧神工形成的巨無霸。海底也有和陸地相當的盆地，海洋板塊和大陸板塊交界處還有海溝，它和地震脫不開關系。

在這一切地質構造上，還覆蓋著厚厚的深海軟泥，質感相當于陸地上的海邊沙灘。它約占海洋底部總面積的70%，主要由浮游生物遺骸和碎片沉積形成，潛航器的機械手臂采樣探測時，最先觸碰的就是這些沉積物。

這個時候，你就能理解滄海和桑田的親緣關系，它們看似完全不同，但在地質上其實是不分彼此的一家親，才能相互轉換。此時此刻飄散在空氣里的一粒灰塵，也許億萬年前就是某個海底浮游生物的一部分。我們賴以生存的某座城市，也許億萬年后，就淹沒在海水之中。

滄海桑田的變遷，是地球生命力的表現。“滄海桑田的變化，就是板塊的循環碰撞和俯沖形成的。”唐立梅說，洋殼和地殼雖是固態的巖石，但它們卻以肉眼無法捕捉的速度持續緩慢地運動著，就像人類意識不到指甲蓋每天生長的長度，笨重的巖石圈板塊，“每年大概只能運動2厘米”。

在億萬年的漫長歲月里，這些硬邦邦的巖石板塊彼此相撲、碰撞擠壓。最先倒下的一方就向下俯沖到地球深部，也就是到地幔里面回爐再造，在高溫熔融下，變成流動的巖漿，之后又尋機鉆縫，重新噴發出來，再度冷卻形成不同厚度的巖石，塑造出高出或低于海平面的新地貌，開始新的較量循環。

也正因為板塊運動緩慢而耗時，在偌大的巖石圈表面，才有了孕育生命的時間和空間。那是一幅壯闊的物種圖景，科學家至今仍然不清楚，地球上究竟有多少種生物。

2011年，聯合國環境署一份報告預估，地球上共生存著870萬種生物物種，包括650萬種陸地生物和220萬種海洋生物。但這個預估數字誤差很大，還留了一個巨大的懸念—86%的陸地生物物種、91%的海洋物種還沒有被發現、描述或者歸類。2016年發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇地球物種評估報告，用基因測序和數學比例推算，全球物種數量或達到1萬億種。

從自然的視角來看，生命之所以繁盛，源于地球正當年。

石頭里的星球命簿

在這個世界上，解釋常常比現象本身更重要、更接近本質。就像面對一塊石頭，普通人只知道它又硬又重，能用來造房子，但地質科學的研究者卻能從中破譯解讀出關于地球的歷史—石頭里就藏著地球的奧秘。

巖石是冷卻的巖漿，在唐立梅眼里，它們就是地球的血液，也是地球歷史的探針。采集巖石樣本，就跟醫院里護士給病人采血一樣，通過分析其中的元素成分，結合它所處的位置，就能了解這個區域在過去的某個時間發生了什么大事，感受到地球內部曾經迸發出來的能量，進而還原地球的歷史。在這個意義上，唐立梅也是一個講故事的人。

“如果把地球比作一個雞蛋，我的工作就是研究干掉了的蛋清。”唐立梅這樣理解自己的工作，這里“干掉了的蛋清”，就是巖石。

除了隨蛟龍號下潛采樣，唐立梅還曾搭乘雪龍號赴南極科考，帶回了許多珍貴的石頭樣本。選石頭也有講究，普通的鵝卵石、滾石、礫石都不行，因為它們基本都偏離了老家，它們身上的故事不可靠；只有被找到時待在它以巖漿形態冷卻凝固下來的原始位置的石頭，才能準確還原當年的歷史。

地震是地球跳動的脈搏，巖漿噴發是它的血液在流淌，這些地質現象是它生命力的表現，而萬幸的是，地球現在仍處在青壯年時期。

唐立梅會把巖石樣本碎成粉末，送進無塵實驗室，分析元素成分。陸地上常見的一類鋯石，她會測其中一個叫“鈾鉛”的成分，它帶有放射性，并有固定的衰變周期。科學家可以據此判斷，這一波巖漿是在多少年前噴發冷卻的，再順藤摸瓜，就能知道當時的地殼板塊發生了怎樣的運動。比如，通過在南極島帶回來的樣本，她就解讀出，當地在5億年前經歷了一次巖漿噴發事件，形塑著如今的地貌。

不僅如此，石頭里含有的鐵帶有磁性，古地磁學家能夠通過磁場的折射率為我們揭示大陸漂移的軌跡。此外，地質科學這樣認識地磁：致密的地核，讓地球有了磁場，繼而才有萬有引力，生命和物質才被吸附在地表，磁場又能抵御太陽風，形成穩定的大氣層，成為支撐生命的一個條件。

萬物離不開物質，運轉也總是和能量相關。但能量并非取之不盡用之不竭，構成物質的各種元素也會不可避免地走向衰變，而地球也有壽終正寢的一天。“地球的元素都在衰變，所有熱量衰變完了之后，地球就死了。”唐立梅說，那一天在非常遙遠的未來—45億年后，一個無法用常識去想象的天文數字。

屆時，“地球的內部能量消耗殆盡，逐漸變冷，再也不能釋放熱量，巖漿也不噴發了，一切都固定下來，地球自身也停止演化，最后成為像月球一樣僵死的星球。”唐立梅說，因此，從地球的視角來看，地震是地球跳動的脈搏，巖漿噴發是它的血液在流淌，這些地質現象是它生命力的表現，而萬幸的是，地球現在仍處在青壯年時期。

關注自然的人，往往視野更加開闊，唐立梅也一樣。研究地球演化這樣一個關乎生命起源乃至物質起源的終極問題，她清楚知道：“萬物同宗同源，我們都是星際物質演化來的。”每個人都有自己的宇宙，每個人也都是宇宙的一部分，即便物質形態各異、生命千奇百怪，遵循的規律卻是相通的，這是自然科學的魅力。

盡管早已成為母親，但唐立梅身上卻散發著一種少女的快活，這或許得益于自然科學的熏陶，就像她說：關注自然科學，人就不會無聊，一個人待著的時候也有很多科學問題可以想，就不會執著于那些小情緒，“自然科學很有意思的”。唐立梅的話，讓我想起生態領域一位學者說的：愛自然的娃兒都不反社會。

“科學是認知體系，也可以成為一種信仰，哪怕我們不能都成為科學家，但每個人都可以成為科學愛好者。”唐立梅說。