深潛、深鉆、深網，中國勇攀深海科技高峰

“我第一次聽說深海研究的概念，是1978年去到美國。”當美國在上世紀70年代發起“深海鉆探計劃”（Deep-Sea Drilling Program）之際，中國對此還毫無知覺，中國科學院院士、同濟大學海洋與地球科學學院教授汪品先接受《中國報道》記者采訪時感嘆道：“我們起步太晚了。”

作為世界上第一個提出并實施深海鉆探計劃的國家，美國成立了“地球深部采樣聯合海洋研究所”（簡稱“JOIDES”）。1968年，“格羅碼·挑戰者”號大洋鉆探船首航墨西哥灣，自此開啟了地球科學歷史上歷時最久、規模最大、影響最深的一項國際合作計劃，10年內，蘇聯、德國、英國、日本和法國先后加入。

半個世紀以來，大洋鉆探在全球各大洋鉆井3600余口，累計取芯超過40萬米，其成果不僅包括海底“深部生物圈”和“可燃冰”等新發現，也驗證了板塊構造理論，為探索氣候演變規律作出了不可磨滅的貢獻。

直到1998年，深海鉆探計劃的第二階段——國際大洋鉆探計劃（Ocean Drilling Program，簡稱“ODP”）開啟15年后，中國才正式加入，擁有了自己的深海基礎研究隊伍。此后20余年間，中國深海科學以驚人的發展速度埋頭追趕。

從“蛟龍”號載人潛水器下水，到我國自主設計建造的首艘大洋鉆探船“夢想”號完成首次試航，中國深海探索多次走到世界前沿。

剖解麻雀，奪回南海研究的主導權

2018年5月，年逾82歲的汪品先乘坐“深海勇士”載人深潛器，3次下潛至南海西沙海域1400多米深的海底。每次下潛，他都要在海底連續觀測采樣8個多小時。

“我把南海比喻成一只麻雀，研究海洋構造就相當于解剖麻雀。基底是它的骨頭，沉積物是它的肉，海水是它的血，把骨頭、肉和血連起來，才是一只完整的麻雀。”汪品先講道。

南海是我國岸外最大、最深、自然資源最為豐富的海區，也是東亞岸外最大的邊緣海，平均水深約 1212米，中部深海平原最深處達 5567 米。南海研究不僅對地球科學發展具有重大意義，也是我國油氣資源開發至關重要的一環。

可以說，南海是中國深海探索的主戰場。而在過去，由于研究水平和技術水平滯后，南海的科學主導權長期掌握在西方國家手中。

汪品先將中國的深海探測總結為三個階段：“第一個階段在上世紀七八十年代，國際深海事業方興未艾，但中國基本不參與；第二階段是90年代和00年代，屬于中外合作階段，中國雖參與其中，仍主要依靠國外的技術、設備和手段；第三階段就是2010年以后，我們奪回南海的科學主導權，就在這10多年。”

1994年，中國大洋礦產資源研究開發協會從俄羅斯遠東海洋地質調查局購買“大洋一號”，這是中國第一艘現代化的綜合性遠洋科學考察船，也一度成為我國遠洋科學調查的主力船舶，同時期從烏克蘭購買的“雪龍”號則是中國唯一能在極地破冰前行的船只。自此，中國開始在深海探索領域留下自己的足跡。

1998年，我國正式加入“大洋鉆探計劃”，汪品先提交的《東亞季風在南海的記錄及其全球氣候意義》建議書為南海爭取到了第一個鉆探航次，即由他本人擔任首席科學家的ODP184航次。

1999年春，“JOIDES 決心”號大洋鉆探船首次駛入南海，歷時兩個月，在南海南北6個深水站位鉆孔17口，采集深海巖芯5460米，實現了我國深海科學鉆探零的突破。此次鉆探從南海取得了3000萬年來的深海連續記錄，成為西太平洋地區最好的深海地層記錄，發現了氣候演變長周期等多種創新成果，使我國一舉進入國際深海研究的前沿，并為南海的資源勘探做好了準備。

2011年到2018年，汪品先擔任國家自然科學基金委重大項目“南海深部過程演變”指導專家組組長。這是迄今為止我國海洋界規模最大的基礎研究計劃，共立項60個，完成了3個半大洋鉆探航次和4個深潛航次，在南海深水區實施了數以百計的錨系作長期測量，完成了近底磁異常等多種深部地球物理測量和多學科的海上觀測、試驗。

“項目總共投入了6個多億。這也是我們第一次打穿學科來做海洋研究，耗時8年，32個實驗室、700多名科研工作者一起做了空前規模的研究。”汪品先回憶道，“盡管技術和設備有國外的，也有國內的，但中國主題始終占據主導。可以說，中國從此拿回了南海科學上的主導權。”

南海不是小大西洋，要建立屬于自己的中國學派

重點鉆取深海的基巖，探索的南海成因，3次半大洋鉆探完成后，汪品先興奮地反復強調：“南海不是小大西洋。”

最早的海洋研究起源于歐洲，于是研究標準也多基于北大西洋。20世紀80年代以來，歐美學者普遍認為南海的形成過程就是大西洋的翻版，只是規模更小、年代更短。

但隨著“南海深海過程演變”重大研究計劃實施過程中我國科學家對南海的深度“解剖”，新發現不斷涌現，在“陸地如何張裂成為海盆”和“氣候如何進行周期變化”兩大地球科學重大問題上取得突破性進展，挑戰了此前的權威假說。

“大西洋的模型不能生硬地套在南海上，我提出中國學派，就是希望能擺脫歐洲影響，建立我們自己的標準。”汪品先說，“現代科學在歐洲產生，往往帶有歐洲的‘胎記’，這在地球科學和宏觀生物學中更加明顯。”

汪品先認為，中國科研要真正實現轉型，必須改變從外國文獻里找題目、從外國買來儀器進行分析再寫出論文送到外國發表這種缺乏真正創新的“外包工”模式。

他曾撰文指出：“科學真理只有一條，但是通向真理的道路不止一條，因此基礎研究就會產生學派。以中國所在地區的特色為根據，以中國的文化作為土壤，我們的科學家可以發揮自己的研究特色，形成中國學派參與國際學術競爭。”

科學向來不僅僅受到科學影響。1979年底蘇聯出兵阿富汗后， 1980年以美國為首的深海鉆探計劃就剝奪了其參與權利， 直到現在，俄羅斯也不是大洋鉆探的成員。

日本“地球”號大洋鉆探船和歐洲聯合體的“特定任務平臺”上線后，2003年到2013年，大洋鉆探進入第三階段——“綜合大洋鉆探計劃”（Integrated Ocean Drilling Program，簡稱“IODP”）。從1條鉆探船變成3個鉆探平臺，汪品先將美國、日本和歐洲比作一條凳子的三條腿，“三條腿的凳子不夠穩，我認為要有四條腿，中國就要做這第四條腿”。

2023年12月27日，“夢想”號首航成功，我國成為繼美國和日本之后第三個有能力獨立研制大洋鉆探船的國家。作為全球最新的大洋鉆探船，“夢想”號不僅鉆探深度深，還建有面積最大、功能最全的船載實驗室，涵蓋海洋科學、微生物、古地磁等九大領域，總面積超300平方米。

隨著美國宣布2024年后將暫時退出，有25國參與的大洋鉆探計劃第四階段——國際大洋發現計劃（International Ocean Discovery Plan）即將在今年結束，并邁入第五階段。“JOIDES 決心”號不再參與大洋鉆探計劃后，中國的“夢想”號與日本的“地球”號，以及歐洲可能租用的船只，將承擔起國際大洋鉆探的海上任務。下一階段，中國在深海科學領域扮演的角色將更加關鍵。

與此同時，經過50余年的發展，“一鉆定天下”的機會已經越來越少， 僅靠單一手段難以解決更深層次的科學問題， 而與深網觀測、深潛探索相結合的“三深”技術，正在成為未來深海科學發展的新形式。

“三深”結合，建設新時代的海洋強國

從進入深海，到認識深海、開發深海，人類在深海的成功離不開“三深”技術——深潛、深鉆和深網。“深潛”包括載人和無人深潛器 ；“深鉆”是從海底向下進行科學鉆探；“深網”指的是用光電纜連接的海底觀測系統以及水下觀測移動裝置。

2010年，中國首臺自主設計、自主集成研制的作業型深海載人潛水器“蛟龍”號3000米級海試取得成功，實現了我國深海裝備技術的跨越式發展。自此，我國“三深”技術開始了飛速發展。

“除了中國，世界上沒有一個國家的海洋科學在最近的十幾二十年有這樣突飛猛進的發展，這是因為我們有集中力量做大事的傳統和體制上的優勢。”談及中國在深海領域的成就，汪品先這樣告訴《中國報道》記者。

作為我國深海科學領域的先驅，他一直積極推動我國深潛科學考察、南海大洋鉆探、國家海底科學觀測網建設“三深”事業不斷向前發展。

汪品先認為：“三深”中以載人深潛的社會影響最大，也是挺進深海最直接的手段。載人深潛是深海探索的先鋒，深海的奧秘是科學家親身進入深海發現的，身歷其境也是科學探索最可靠、最能產生新思想的途徑。

深潛是我國發展最早，也是成就最突出的領域。除了“蛟龍”號，中國先后研發出能潛入4500米深度的“勇士”號和萬米全水深的“奮斗者”號載人深潛器，不斷刷新人類深潛的極限，改寫了世界深海探索的格局。

遙控技術和人工智能的引入讓深海探索迎來了新的時代，“無人”成為深潛探索的大勢所趨。“通過纜線連接的無人遙控潛水器，可以由科學家在船上操縱，代替自己在海底進行時間更長、效率更高、能量更大的探索；而水下自主航行器連纜線都不用，可以長時間在海洋內部作業，這些不同種類的‘水下機器人’已經成為深海科學探索和工程服務的主力。”

2016年，我國自主研制的“海斗”號無人潛水器下潛深度超過萬米，使我國成為繼日、美兩國之后第三個擁有研制萬米級無人潛水器能力的國家。

2021年10月10日，中國科學院沈陽自動化研究所宣布，“海斗一號”在無纜自主模式下成功在萬米深的海底連續進行10個小時以上的探測，最大下潛深度達到10908米，打破了多項無人潛水器的世界紀錄，首次實現了對“挑戰者深淵”西部凹陷區的大范圍全覆蓋聲學巡航探測，中國深潛再次領跑世界。

而隨著海洋奧秘的不斷揭開，從海洋外面觀測海洋的方式已經不再滿足科學發展的需要，20世紀末，進入海洋內部設置海底觀測網這一全新技術出現了。

2009年，加拿大建成了第一個大型深海海底觀測網Neptune-Canada，纜線長800千米；2015年，日本建成面對太平洋的海底地震海嘯觀測網S-net，纜線總長5700千米，論長度至今仍位列世界第一；2016年，美國建成更加多樣性的大型海底觀測系統OOI。

將傳感器放在海洋內部，通過光纜上傳數據到陸上實驗室，不用擔心天氣和風浪的影響，實時監測、實時上傳，海底觀測網可以連續測量深部洋流的流速流量，以及臺風、火山活動時海洋的實時反應，實現真正的長期觀測。

2017年中國決定設置大科學工程，投資超20億元，在東海和南海分別建立海底觀測系統，并在上海臨港建設監測與數據中心，實現從海底向海面的全天候、實時和高分辨率的多界面立體綜合觀測。

汪品先認為，作為“三深”中最年輕的一項技術，深網將成為中國彌補與美歐日間差距的重要一環，但學科間“聯合作戰”能力的不足仍是中國深海科學發展的掣肘之處。

“本質上講，‘三深’中的每一項作為探索深海的單項技術，在未來的科技史里只不過是挺進深海的入門過程，發展的方向必定是眾多技術結合起來解決科學或者工程問題。歐盟在幾年前提出‘深海與海底科學前沿’（Deep Sea and Sub-Surface Frontiers）計劃，就體現了‘三深’結合的新思路，很值得我們注意。”

“海陸結合，是中國海洋科學發展的一大優勢”，他講道。未來，如何實現不同學科間的貫通，充分發揮“海陸結合”的優勢，將成為中國建設海洋強國的重點課題。

責任編輯：張利娟