首次進(jìn)入深海，計(jì)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(lán)色星球”，卡爾·薩根把地球稱作“暗淡藍(lán)點(diǎn)”，因?yàn)楹Ｑ笳嫉厍虮砻娣e的比例超過70%，海洋的藍(lán)色是地球的主色調(diào)。但是，對(duì)于孕育生命、改變地球的海洋，人類在很長(zhǎng)時(shí)間里都缺乏了解。近代以來，隨著科學(xué)探索的腳步邁向海洋，我們才對(duì)水面下的這片廣闊而神秘的世界有了逐漸全面的認(rèn)識(shí)。

身兼物理學(xué)家、海洋學(xué)家和科普作家等多重身份的海倫·切爾斯基就在《藍(lán)色機(jī)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(dòng)能量、水和生命流動(dòng)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(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家都在對(duì)海洋進(jìn)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(jìn)入深海、又是怎樣計(jì)劃在深海中打穿地殼的故事。

人類第一位深海探險(xiǎn)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(tuán)墨黑中隱隱點(diǎn)綴著團(tuán)團(tuán)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(gè)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(yuǎn)遠(yuǎn)地傳來，而且無法判斷現(xiàn)在是一天中的什么時(shí)候。稠 密的海水?dāng)y帶著無聲的生命碎片，膠狀的鈴鐺形生物在搏動(dòng)中偶爾會(huì)發(fā)出五顏六色的閃光，海面上死去生物的細(xì)小殘?jiān)诤诎抵邢蛳缕?。一條龍魚滑過，仿佛一條長(zhǎng)了牙齒的細(xì)長(zhǎng)緞帶。日復(fù)一日，年復(fù)一年。但在1930年6月3日，一個(gè)小鋼球突然出現(xiàn)。它由一根細(xì)長(zhǎng)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(huì)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(qiáng)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(yùn)動(dòng)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(gè)物種當(dāng)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(dòng)物的自己完全置身于這個(gè)陌生的海水世界是什么感覺的人。他們的脆弱和對(duì)觀察之外的無能為力是顯而易見的，而這也許是人類進(jìn)入一個(gè)新環(huán)境時(shí)的更真實(shí)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(jī)構(gòu)的支持和科學(xué)上的合理性、采用分析方法獲知海洋重要數(shù)據(jù)的探險(xiǎn)，畢比和巴頓去那里只是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為此事可行，他們想親眼看看。當(dāng)時(shí)的畢比已經(jīng)是一位著名的博物學(xué)家和作家，他與讀者分享的不僅有對(duì)自然世界的熱情，還有學(xué)習(xí)自然世界的樂趣和冒險(xiǎn)精神。巴頓是一位工程師，他設(shè)計(jì)的鋼制探海球后來作為畢比著作《半英里深》中的關(guān)鍵角色而聞名于世。這是一部令人驚嘆的作品，充滿真實(shí)冒險(xiǎn)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(jì)錄（1934年的紀(jì)錄是923米），引起了大眾對(duì)深海的極大興趣。20世紀(jì)五六十年代的許多海洋生物學(xué)家都聲稱是這二位點(diǎn)燃了最初的火花，引領(lǐng)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(dòng)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(duì)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(gè)明麗的未來想象中，個(gè)人接觸海洋將成為生活的常態(tài)，水下種植園里種植著的?？糜趨⒓赢?dāng)?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?，F(xiàn)代水肺潛水為少數(shù)幸運(yùn)兒提供了這樣的可能，但90年后的今天，對(duì)大多數(shù)人來說，訓(xùn)練、出海和設(shè)備仍然昂貴得令人望而卻步。許多早期的科幻小說家都會(huì)對(duì)我們的進(jìn)步感到失望——時(shí)間已經(jīng)進(jìn)入了21世紀(jì)20年代，我們中的大多數(shù)人仍然無法直接體驗(yàn)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?？茖W(xué)過程的很大一部分是對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精心積累，因此人們常常認(rèn)為科研的結(jié)果就是“事實(shí)”：被認(rèn)為是真實(shí)的東西。然而科學(xué)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(duì)觀測(cè)結(jié)果的解讀得出的觀點(diǎn)。在20世紀(jì)中葉，深海的形狀是一場(chǎng)大辯論的主題，而之所以有爭(zhēng)議，是因?yàn)橛^點(diǎn)似乎即將發(fā)生巨大變化。新的觀點(diǎn)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(gè)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(zhǎng)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(huì)發(fā)生什么。20世紀(jì)60年代，人類開始大膽嘗試，不僅要在海底打一個(gè)洞，還要把它打穿。正當(dāng)美國國家航空航天局準(zhǔn)備將第一批美國人送入太空時(shí)，地質(zhì)學(xué)家也在籌劃一項(xiàng)窺探行星肚臍眼的大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)：莫霍面鉆探計(jì)劃。

世界上最深的洞

這是沃爾特·芒克的主意。1957年，地質(zhì)學(xué)家越來越接近證據(jù)，從而最終結(jié)束關(guān)于大陸是否確實(shí)在漂移的爭(zhēng)論。早在1596年就有學(xué)者提出，廣袤而堅(jiān)固的大陸可能一直在地球上游蕩，但相對(duì)來說，這種觀點(diǎn)很容易被棄之不理，因?yàn)樘孤实卣f，它聽起來就很荒唐。什么東西能移動(dòng)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(dāng)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(yuǎn)沒有大陸那么顯眼，部分原因是它很薄而且相當(dāng)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?yàn)樗挥诖笱蟮貧ぶ?，而這些大洋盆地之所以被稱為盆地，是因?yàn)樗鼈兇_實(shí)就像浴室臺(tái)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(xué)基金會(huì)的一次會(huì)議，審查未來科學(xué)工作的建議。會(huì)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(rèn)為這些想法似乎……相當(dāng)缺乏創(chuàng)意。會(huì)議討論了是否能有更宏大、更大膽的科學(xué)構(gòu)想可以去資助，就是那種可以將地球科學(xué)史劃分成“前”“后”兩個(gè)時(shí)代的實(shí)驗(yàn)。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(dāng)時(shí)，幾乎關(guān)于地球內(nèi)部的所有知識(shí)都來自在距離實(shí)際研究對(duì)象相當(dāng)遠(yuǎn)的地方進(jìn)行的邏輯推理，而能夠真正觸及相關(guān)巖石的想法令人陶醉。這將是對(duì)新地質(zhì)理論的一次驚人檢驗(yàn)，而且肯定會(huì)引起公眾的極大興趣。

地位崇高的地質(zhì)學(xué)家和海洋學(xué)家喜歡這個(gè)想法，并開始推動(dòng)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(rèn)的。挖掘深孔非常困難，主要是因?yàn)楹茈y保持打孔的筆直，也很難上下移動(dòng)鉆頭，使之與切割面分離或接觸。到達(dá)地幔的最簡(jiǎn)單方式肯定是打個(gè)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(xiàng)目一開始非常令人鼓舞。1961年，一艘能夠鉆入海底3800米的實(shí)驗(yàn)船成功地挖出了預(yù)研鉆孔。公眾對(duì)第一階段的工作確實(shí)非常感興趣：約翰·斯坦貝克（John Steinbeck，次年獲得諾貝爾文學(xué)獎(jiǎng)）受《生活》雜志委派前去報(bào)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(fēng)、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(gè)推進(jìn)器，利用它們對(duì)船的位置進(jìn)行微調(diào)，這種叫作動(dòng)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(shí)任總統(tǒng)約翰·肯尼迪甚至都向研究人員發(fā)來了電報(bào)，稱贊這是“科學(xué)和工程進(jìn)步的歷史性里程碑”。第一階段大獲成功。

▲莫霍洞鉆井平臺(tái)的模型

但是，莫霍洞從未成為現(xiàn)實(shí)。第二期工程很快就陷入了成本增加、項(xiàng)目管理問題，以及關(guān)于何事優(yōu)先、何人負(fù)責(zé)的爭(zhēng)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(huì)最終于1966年中止了該項(xiàng)目。在撰寫本書時(shí)，莫霍面仍未被人類穿透，不過目前的幾個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)接近了它。

從表面上看，莫霍面鉆探計(jì)劃好像是一場(chǎng)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(xiàng)目一直持續(xù)到今天，“格洛瑪挑戰(zhàn)者號(hào)”“喬迪斯決心號(hào)”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(dá)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(xué)領(lǐng)域。動(dòng)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(gè)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(lán)色機(jī)器：感受海洋引擎的深沉脈動(dòng)》第2章“海水的形狀”，配圖和標(biāo)題為編者所加）

書名：藍(lán)色機(jī)器：感受海洋引擎的深沉脈動(dòng)

?♂? 作者：[英]海倫·切爾斯基

翻譯：秦鵬

內(nèi)容簡(jiǎn)介

從赤道到兩極，地球上的整個(gè)海洋都是由陽光提供動(dòng)力的巨型引擎，它驅(qū)動(dòng)著能量、水和生命的流動(dòng)。在《藍(lán)色機(jī)器》中，物理學(xué)家和海洋學(xué)家海倫·切爾斯基闡述了這部引擎的運(yùn)行機(jī)制，以及它對(duì)動(dòng)物、氣象和人類歷史與文化的深遠(yuǎn)影響。從海底深處到河流入?？冢忉屃怂疁?、鹽度、重力和地球板塊的運(yùn)動(dòng)如何以復(fù)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(yùn)作方式及其在全球系統(tǒng)中的重要作用，我們可以學(xué)習(xí)如何保護(hù)我們的“藍(lán)色機(jī)器”。