首次進入深海，計劃打穿地殼，海洋探索的先驅(qū)有多硬核？

我們把地球稱作“藍色星球”，卡爾·薩根把地球稱作“暗淡藍點”，因為海洋占地球表面積的比例超過70%，海洋的藍色是地球的主色調(diào)。但是，對于孕育生命、改變地球的海洋，人類在很長時間里都缺乏了解。近代以來，隨著科學探索的腳步邁向海洋，我們才對水面下的這片廣闊而神秘的世界有了逐漸全面的認識。

身兼物理學家、海洋學家和科普作家等多重身份的海倫·切爾斯基就在《藍色機器》一書中向我們展示了海洋無與倫比的魅力。作為一部驅(qū)動能量、水和生命流動的巨型引擎，海洋塑造了我們的過去，也決定我們的未來。因此，各個領域的科學家都在對海洋進行深入的研究。在切爾斯基的筆下，我們將看到人類是如何第一次進入深海、又是怎樣計劃在深海中打穿地殼的故事。

人類第一位深海探險家

百慕大近海，400米的深處一片漆黑。這并不是如同感官被剝奪了似的完全沒有光的那種感覺，而是一團墨黑中隱隱點綴著團團幽光，反而突出了周圍空間的黑暗。陽光已經(jīng)被吸走了，但這個深度才只是此處海洋深度的十分之一。萬籟俱寂中，只有鯨歌偶爾遠遠地傳來，而且無法判斷現(xiàn)在是一天中的什么時候。稠 密的海水攜帶著無聲的生命碎片，膠狀的鈴鐺形生物在搏動中偶爾會發(fā)出五顏六色的閃光，海面上死去生物的細小殘渣在黑暗中向下漂移。一條龍魚滑過，仿佛一條長了牙齒的細長緞帶。日復一日，年復一年。但在1930年6月3日，一個小鋼球突然出現(xiàn)。它由一根細長的纜繩掛著，就像一只蜘蛛吊在大教堂的天花板 上。球體內(nèi)部乘坐著來自上方陽光普照處的窺探者：威廉·畢比（William Beebe）和奧蒂斯·巴頓（Otis Barton）。這些窺探者身體較弱，如果不是躲在金屬泡里，他們會被壓力壓碎。

畢比自己也清楚他們是多么渺小和脆弱，他后來用這樣的文字強調(diào)了所感受到的徹底孤立無援：他們“在一枚空心的豌豆里，被晃晃蕩蕩的蛛網(wǎng)從大洋中央的航船甲板垂下去四分之一英里 ”。大眾心目中沖破邊界的探索者形象往往充滿了力量和活力，像運動員一般窮盡自己的體力和腦力，去克服一切攔路的障礙。但是，懸吊在逼仄空心豌豆中的畢比和巴頓是我們這個物種當中最先在深海生物的棲息地看到它們的人，是最先看到深海而不只是從中撈東西的人，也是最先描述作為陸地哺乳動物的自己完全置身于這個陌生的海水世界是什么感覺的人。他們的脆弱和對觀察之外的無能為力是顯而易見的，而這也許是人類進入一個新環(huán)境時的更真實表現(xiàn)：不是作為執(zhí)掌改變周圍環(huán)境的工具的主宰者，而是作為睜大眼睛的游客，如饑似渴地觀察，并期待著最好的結(jié)果。相較于那些擁有重要機構(gòu)的支持和科學上的合理性、采用分析方法獲知海洋重要數(shù)據(jù)的探險，畢比和巴頓去那里只是因為他們認為此事可行，他們想親眼看看。當時的畢比已經(jīng)是一位著名的博物學家和作家，他與讀者分享的不僅有對自然世界的熱情，還有學習自然世界的樂趣和冒險精神。巴頓是一位工程師，他設計的鋼制探海球后來作為畢比著作《半英里深》中的關鍵角色而聞名于世。這是一部令人驚嘆的作品，充滿真實冒險的曲折離奇。畢比和巴頓共同創(chuàng)造了潛水器下潛深度的世界紀錄（1934年的紀錄是923米），引起了大眾對深海的極大興趣。20世紀五六十年代的許多海洋生物學家都聲稱是這二位點燃了最初的火花，引領他們投身于無比讓人滿足的職業(yè)生涯。吸引公眾想象力的并不是廣袤無垠的海底山脈，而是近在人類面前，在游向黑暗之前只被探照燈照亮一部分，留下驚鴻一瞥的奇特動物。

▲威廉·畢比（左）站在探海球旁

畢比在《半英里深》的開頭寫下了自己對未來的憧憬：生活在海邊的人戴上潛水頭盔，游到水下視察作為陸地花園延伸的海洋花園，就像出門購物一樣方便。在這個明麗的未來想象中，個人接觸海洋將成為生活的常態(tài)，水下種植園里種植著的海葵用于參加當?shù)氐恼褂[比賽，藝術(shù)家將在水下畫作中傾情描繪水下光線的質(zhì)感。現(xiàn)代水肺潛水為少數(shù)幸運兒提供了這樣的可能，但90年后的今天，對大多數(shù)人來說，訓練、出海和設備仍然昂貴得令人望而卻步。許多早期的科幻小說家都會對我們的進步感到失望——時間已經(jīng)進入了21世紀20年代，我們中的大多數(shù)人仍然無法直接體驗外太空或深海。但是，我們所擁有的是完全有別于早期海洋樂觀主義者的地球觀，這來自緩慢、艱苦的數(shù)據(jù)收集和分析。科學過程的很大一部分是對測量數(shù)據(jù)的精心積累，因此人們常常認為科研的結(jié)果就是“事實”：被認為是真實的東西。然而科學真正的影響往往都被忽略了，至少也是被低估了，那便是通過對觀測結(jié)果的解讀得出的觀點。在20世紀中葉，深海的形狀是一場大辯論的主題，而之所以有爭議，是因為觀點似乎即將發(fā)生巨大變化。新的觀點帶來了新的問題，以及思考海底形狀的不同方式。

海洋之所在并不僅僅是幾個相連的凹陷處，或者說巖石剛好比周邊低一些的地方，海底的形狀是由這些巖石的作用和構(gòu)成所決定的，在大部分海洋中，這與陸地巖石的作用與構(gòu)成有著根本性的區(qū)別。長期以來，人類在好奇心的驅(qū)使下產(chǎn)生了一種永不滿足的欲望，那就是探究事物，看究竟會發(fā)生什么。20世紀60年代，人類開始大膽嘗試，不僅要在海底打一個洞，還要把它打穿。正當美國國家航空航天局準備將第一批美國人送入太空時，地質(zhì)學家也在籌劃一項窺探行星肚臍眼的大型科學實驗：莫霍面鉆探計劃。

世界上最深的洞

這是沃爾特·芒克的主意。1957年，地質(zhì)學家越來越接近證據(jù)，從而最終結(jié)束關于大陸是否確實在漂移的爭論。早在1596年就有學者提出，廣袤而堅固的大陸可能一直在地球上游蕩，但相對來說，這種觀點很容易被棄之不理，因為坦率地說，它聽起來就很荒唐。什么東西能移動大陸呢？然而，幾十年來不斷積累的證據(jù)表明，也許這根本不是什么特殊事件，只是大陸的正常行為之一。人們已經(jīng)確定地球是分層的，而且薄薄的頂部——地殼和下面一層地幔——由相當不同的物質(zhì)構(gòu)成。人們還知道，地殼有兩種截然不同的類型，我們現(xiàn)在知道它們分別是大陸地殼和大洋地殼：前者平均厚35千米，由花崗巖等巖石構(gòu)成；后者僅厚5~10千米，由玄武巖等密度較大的巖石構(gòu)成。兩者都漂浮在地 幔之上，但大陸地殼更厚、更易上浮，因此能向上延伸得更高，也能向下延伸得更深。相比之下，大洋地殼小心翼翼地浮在地幔之上，遠沒有大陸那么顯眼，部分原因是它很薄而且相當平坦，另一部分原因是它的表面幾乎總是比大陸表面低幾千米，而水總是先往低處流。深海之所以深，是因為它位于大洋地殼之上，而這些大洋盆地之所以被稱為盆地，是因為它們確實就像浴室臺面上的水槽：明顯更深，困住了海水。

1957年，芒克參加了美國國家科學基金會的一次會議，審查未來科學工作的建議。會上接受審查的想法都完全合格，是深思熟慮的產(chǎn)物，但他認為這些想法似乎……相當缺乏創(chuàng)意。會議討論了是否能有更宏大、更大膽的科學構(gòu)想可以去資助，就是那種可以將地球科學史劃分成“前”“后”兩個時代的實驗。沃爾特建議挖掘有史以來最深的洞，打穿地殼以獲取地幔樣本，從而直接研究我們星球的內(nèi)部。在當時，幾乎關于地球內(nèi)部的所有知識都來自在距離實際研究對象相當遠的地方進行的邏輯推理，而能夠真正觸及相關巖石的想法令人陶醉。這將是對新地質(zhì)理論的一次驚人檢驗，而且肯定會引起公眾的極大興趣。

地位崇高的地質(zhì)學家和海洋學家喜歡這個想法，并開始推動必要的資金投入。不過技術(shù)挑戰(zhàn)的巨大是誰也無法否認的。挖掘深孔非常困難，主要是因為很難保持打孔的筆直，也很難上下移動鉆頭，使之與切割面分離或接觸。到達地幔的最簡單方式肯定是打個最短的孔，這意味著要挖穿的是較薄的大洋地殼而不是較厚的大陸地殼。這不僅將是有史以來挖得最深的洞，還必須從人類無法觸及的地方開始。通往地球內(nèi)部的入口將位于深海海底。地殼和地幔之間的邊界叫作“莫霍面”（Moho），因此，穿越該邊界的垂直隧道不可避免地將被命名為莫霍洞（Mohole）。

該項目一開始非常令人鼓舞。1961年，一艘能夠鉆入海底3800米的實驗船成功地挖出了預研鉆孔。公眾對第一階段的工作確實非常感興趣：約翰·斯坦貝克（John Steinbeck，次年獲得諾貝爾文學獎）受《生活》雜志委派前去報道這一事件。就算要挖掘這些早期的洞，也必須找到一種方法，讓船只在受到風、洋流、波浪和潮汐影響的情況下始終保持在同一位置。為此，工程師們安裝了4個推進器，利用它們對船的位置進行微調(diào)，這種叫作動力定位的系統(tǒng)至今仍在使用。鉆頭啃噬著覆蓋在深海海底的厚厚沉積層，刺入下面的巖石中，首次帶回了新鮮的大洋地殼樣本。時任總統(tǒng)約翰·肯尼迪甚至都向研究人員發(fā)來了電報，稱贊這是“科學和工程進步的歷史性里程碑”。第一階段大獲成功。

▲莫霍洞鉆井平臺的模型

但是，莫霍洞從未成為現(xiàn)實。第二期工程很快就陷入了成本增加、項目管理問題，以及關于何事優(yōu)先、何人負責的爭論之中。公眾的興趣變成了嘲笑。隨著越戰(zhàn)成本的攀升，美國國會最終于1966年中止了該項目。在撰寫本書時，莫霍面仍未被人類穿透，不過目前的幾個項目已經(jīng)接近了它。

從表面上看，莫霍面鉆探計劃好像是一場耗資巨大（盡管很有趣）的無用功。但是，它催生的國際合作海洋鉆探項目一直持續(xù)到今天，“格洛瑪挑戰(zhàn)者號”“喬迪斯決心號”等專業(yè)鉆探船還在開展工作。廣闊平坦的海底被證明是地球上最詳盡的歷史書, 雖然“只有”2億年的歷史（地球已有45億歲了），但為那些能夠到達的人留存著未被破壞的寶藏。海底鉆探打開了這扇大門，催生了全新的科學領域。動力定位的發(fā)明也為石油工業(yè)在淺海開展的近海石油勘探開了個好頭。到2011年，淺海石油勘探的產(chǎn)出占石油總產(chǎn)量的30%。

（本文摘編自《藍色機器：感受海洋引擎的深沉脈動》第2章“海水的形狀”，配圖和標題為編者所加）

書名：藍色機器：感受海洋引擎的深沉脈動

?♂? 作者：[英]海倫·切爾斯基

翻譯：秦鵬

內(nèi)容簡介

從赤道到兩極，地球上的整個海洋都是由陽光提供動力的巨型引擎，它驅(qū)動著能量、水和生命的流動。在《藍色機器》中，物理學家和海洋學家海倫·切爾斯基闡述了這部引擎的運行機制，以及它對動物、氣象和人類歷史與文化的深遠影響。從海底深處到河流入海口，她解釋了水溫、鹽度、重力和地球板塊的運動如何以復雜的方式相互作用，如何支持著微小（浮游生物）和巨大（巨龜、鯨）的生命；從穿越太平洋的波利尼西亞人，到格陵蘭鯊等“深海居民”，她介紹了海洋的“信使”“乘客”和航海者是如何依賴洶涌的洋流、看不見的海堤和水下瀑布的。最重要的是，通過了解海洋的運作方式及其在全球系統(tǒng)中的重要作用，我們可以學習如何保護我們的“藍色機器”。