封面圖片:陶春輝檢視從三千米深的海底所撈石塊(作者提供)
在陸地,我們看見黑煙囪,意味着環境極度污染,避之則吉。奇幻海底,原來也有黑煙囪。陶春輝,偏是千方百計去尋覓黑煙囪,在茫茫大海,不知疲乏的勘探,要揭示海底這個寶礦,也要與「人類遠古祖先」打個招呼。海底中的「黑煙囪」,是海底熱泉的出口,因熱液噴出時形似「黑煙」而得名。陶春輝,是中國調查黑煙囪最著名的專家。
1993年,陶春輝到國家海洋局第二海洋研究所,任職至今。陶春輝現為浙江省特級專家,也是博士生導師,協助全國高校培養深海人才。他將於9月30日下午6時30分在會展出席由團結香港基金主辦「創科博覽2016」,講題為「深海奇幻之旅」,將與港人分享海底的奧秘。筆者於9月5日遠赴杭州跟他進行專訪,先行了解其科學人生一二。
西南印度洋發現黑煙囪第一人
作為中國大洋勘查基地主任、海底科學實驗室副主任,陶春輝曾乘坐載人深潛器蛟龍號四潛海底,他說:「我們現在探底都是3,000米,是看不到5,000、6,000的地方。我是學地球物理,所以有方法,可以探索海底,比方說海裏的地形、錳結核的分布、多金屬硫化物的分布、熱液的分布,非常有效果。」他感到勘察工作非常有挑戰性,能發揮其專業,也能探索一些未知的東西。「愈是探測,愈是感到知道的太少。」他表示,樂意與香港科研專家多作合作,目前香港科技大學生物系錢培元教授也有參與海底生物取樣的研究。
陶春輝原先勘探海底的多金屬結核,於2005年轉向研究海底洋中脊的多金屬硫化物。他主要到三大洋:西南印度洋、南大西洋和東太平洋海隆,進行海底探測活動。「非常有幸的是,我們發現了很多的黑煙囱、金屬硫化物。這也算是我們國家對調查全球洋中脊作出貢獻。尤其是在2007年,我們在西南印度洋發現了國際上第一個活動的熱液區,之後,在那裏發現很多活動的熱液區。」
從1979年,科學家在加拉帕格斯觀察到第一個海底熱液區之後,直到現在已經有30多年了,也發現了很多個活動區。為什麼大家這麼重視呢?陶春輝說: 「它是觀察地球深部的重要窗口。它把地球深部熱量、物質,通過熱水的循環過程,釋放到海裏。同時,在這個釋放過程中,它帶出了大量的熱量、物質。在這熱液循環過程中,它能夠形成海底的黑煙囱和硫化物的礦。這礦富含銅、金、銀等等。它可能是未來潛在資源,在缺乏資源的將來,我們可能要進行開發、利用。」
在熱液區探索生命起源
這個熱液活動是一個正在成礦的天然實驗室。「陸地上,地質成礦的過程非常漫長,但是在黑煙囱,它不斷的生長,形成硫化物的礦。這是一個非常難得的科學過程,你能看到它。在這過程中,它排出了大量的熱量,可能佔了全球的十分之一。熱量和物質的排放是非常大量的,而且沒有間斷。地球的熱、物質平衡非常重要。」他說。
另一個值得注意的是,這個2,000、3,000米深的海底,熱液活動的周邊,有很多熱液生物,是一個特殊的生態系統。邊上的海水溫度只有幾度,而噴出來的熱液達到370多度,甚至400度。「在這麼一個高溫的環境下,排出了硫化氫等有毒氣體。在這樣的情况下,這裏是地球上其中一個承載着最多熱液的生態系統:有螃蟹、蝦、微生物、魚類⋯⋯這裏存在着最茂盛的生態系統。這和上面(陸地)能進行光合作用的系統是不一樣,因為下面(海底)是沒有光合作用,完全依賴化學能從而生存,是完全不一樣。」他指出,這引起了科學家的興趣,因他們現仍認為高溫、高壓、有劇毒、沒有光線的環境,與地球生命起源的環境,比較類似。
海底礦物是可用資源
那些海底的礦物,對人類有何作用呢?陶春輝說:首先,海底如錳結核、多金屬硫化物,本身就是一個科學發現,是值得研究的一個過程:它怎麼成礦?為什麼這個地方有礦物?哪個地方有?為什麼洋中脊有成礦?
第二,它是金屬礦,含有銅、金、銀、鋅、鐵這些成分。未來,我們可能開採。「除了陸地資源之外,海底有巨大的一個資源,你將來是不是要去開採啊?這取決於經濟條件,也就是說你投入的成本,跟你回收的成本的比值。我們現在到深海,要投入大量的技術,才能進行一些開採,所以一旦經濟成熟了,就是划算,我去開採,我賺錢了,那肯定會去開採。」
陶春輝強調,未來開採的過程,要考慮環境保護。「你下面熱液的生物有多樣性,它們是不是很特殊?怎麼去保護這些熱液生物?你一但開採,你對整個環境有什麼破壞?」中國科學家已獲國際海底管理局同意,在西南印度洋一萬平方里的多金屬硫化物礦區進行勘探,評估人類未來利用海底資源的可行性。
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