“深海勇士”號(hào)在南海下潛。

編者按

南海位于三大板塊交界處，地質(zhì)活動(dòng)劇烈，解開它形成與發(fā)展的奧秘，對(duì)了解我國(guó)的藍(lán)色國(guó)土意義重大。作為世界上最大的邊緣海之一，南海“故事”也為同類海盆研究開創(chuàng)了先河。近日，我國(guó)首個(gè)大型深�；�礎(chǔ)研究項(xiàng)目“南海深海過程演變”國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃畫上圓滿句號(hào)。

自2011年起，該項(xiàng)目由我國(guó)著名海洋地質(zhì)學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士汪品先領(lǐng)銜，前后共有700多位科學(xué)家和研究生投入研究，完成52個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目，經(jīng)過3個(gè)半航次的國(guó)際大洋鉆探、4個(gè)載人和遙控深潛航次的艱苦努力，通過對(duì)南海深部的系統(tǒng)性觀測(cè)和分析，獲得了新的認(rèn)識(shí)，并對(duì)國(guó)際傳統(tǒng)主流觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)。

深海研究有什么用？

“人類的海洋開發(fā)主要是在淺海的陸坡陸架上，但理解海洋的鑰匙卻在深海。”中國(guó)科學(xué)院院士、同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院教授汪品先這樣回答。

在地形起伏比大陸還大的深海里，居然會(huì)發(fā)生“深海風(fēng)暴”，水深5000米的地方能有每秒30厘米的流速；海底以下還有微生物組成的“深部生物圈”，據(jù)說能占全球生物總量的1/10。

讓人不禁向往，在那沉積了3300萬(wàn)年的南海深海底，到底記錄了怎樣的海流變遷歷史？近日，我國(guó)首個(gè)大型深海基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“南海深海過程演變”國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃（以下簡(jiǎn)稱“南海深部計(jì)劃”）畫上圓滿句號(hào)。中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用10年時(shí)間，歷經(jīng)啟動(dòng)布置、全面實(shí)施、深入集成3個(gè)階段，筆筆勾勒出“南海故事”。

漫游“仙境”

“就像‘愛麗絲漫游仙境’，海底世界真的太美妙了！”2021年初，汪品先坐在攝像頭前接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)，談?wù)撈鹕顫摻?jīng)歷，眼神中露出孩童般的興奮與好奇。

“在甘泉海臺(tái), 深水的冷水珊瑚真是個(gè)仙境，竹珊瑚、扇形珊瑚、海綿、苔蘚蟲等一道構(gòu)成的‘園林’,為游動(dòng)的動(dòng)物提供棲居地，就像小鳥歸林。旁邊的海馬冷泉，在一串串氣泡從海底冒上來的地方，只見層層疊疊的貝殼堆積如山，小貝殼密密麻麻地爬在大貝殼身上……”他如數(shù)家珍地描繪著那片“仙境”，興奮地回憶那天深海珊瑚生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)。

2018年，“南海深部計(jì)劃”已經(jīng)進(jìn)入尾聲，82歲高齡的汪品先首次搭載“深海勇士”號(hào)4500米載人深潛器，在南海完成3次1400米水深以下的下潛，實(shí)現(xiàn)他追尋了大半個(gè)人生的目標(biāo)。

早在1978年，跟隨石油科技代表團(tuán)訪問歐美的汪品先第一次聽到國(guó)際專家談?wù)撈鹕詈＃?ldquo;在地中海底，各種顏色的海百合美得令人心醉。”但是40多年前的他，根本不敢想象有一天中國(guó)也造出深潛器、自己也會(huì)潛下去看深海的奧秘。

自上世紀(jì)50年代起，我國(guó)海洋地質(zhì)研究的重點(diǎn)都在近岸淺海，深海尚未在科學(xué)家目光所及范圍內(nèi)。直到2006年，這顆科學(xué)的種子仍靜待發(fā)芽。盡管學(xué)術(shù)界有不少呼聲，但當(dāng)年編制的“國(guó)家中長(zhǎng)期規(guī)劃”中，一個(gè)深海研究項(xiàng)目也沒有確立。此后很長(zhǎng)一段時(shí)間里，深海研究一直被視為太過前沿的領(lǐng)域而難以立項(xiàng)，甚至有專家認(rèn)為深海項(xiàng)目是“后天的科學(xué)”。

但汪品先很堅(jiān)定，一定要去“看”深海，他的目標(biāo)在南海。“在嶄新的水平上認(rèn)識(shí)海洋變遷及其對(duì)海底資源和宏觀環(huán)境的影響，南海是最佳選擇，而理解南海的鑰匙在深海盆。”2007年，包括汪品先在內(nèi)的海洋地質(zhì)研究團(tuán)隊(duì)形成統(tǒng)一的意見，開始大力推進(jìn)國(guó)家層面的深海科學(xué)研究計(jì)劃。

2011年，汪品先團(tuán)隊(duì)多年的愿望最終在國(guó)家自然科學(xué)基金中實(shí)現(xiàn)。“南海深部計(jì)劃”重大研究計(jì)劃啟動(dòng)，我國(guó)首個(gè)大型深�；�礎(chǔ)研究項(xiàng)目正式邁開步伐，汪品先擔(dān)任指導(dǎo)專家組組長(zhǎng)。

次年，黨的十八大報(bào)告中明確提出“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”，我國(guó)深海研究迎來發(fā)展的歷史機(jī)遇。對(duì)此，科研團(tuán)隊(duì)備受鼓舞。

在“南海深部計(jì)劃”執(zhí)行的8年里，項(xiàng)目組充分運(yùn)用國(guó)際上探索深海先進(jìn)的“三深”（深鉆、深潛、深網(wǎng)）技術(shù)，成為重要的特色和亮點(diǎn)。“蛟龍?zhí)?rdquo;“勇士號(hào)”載人深潛器相繼下水南海，國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃（IODP）三個(gè)半航次幾年內(nèi)密集執(zhí)行，國(guó)際上規(guī)模最大的區(qū)域海洋潛標(biāo)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)在南海海底得以構(gòu)建。

“沒登過阿爾卑斯山，就難以理解山脈的復(fù)雜構(gòu)造；我不下潛，就對(duì)海底缺乏感性認(rèn)識(shí)。”汪品先說，在60多年的科學(xué)生涯中，是好奇心不斷引領(lǐng)著自己，一步步深入探索海洋與地球科學(xué)的前沿奧秘。

解剖麻雀

“解剖麻雀”是汪品先對(duì)自己從事南海研究最形象的描述。

在海洋地質(zhì)學(xué)家的眼里，作為邊緣海的南海，“麻雀雖小”，但構(gòu)造演化上卻和大洋一樣，經(jīng)歷了裂谷、擴(kuò)張和俯沖的整個(gè)“威爾遜旋回”。研究人員將現(xiàn)代深海過程與地質(zhì)演變相結(jié)合，就能通過“解剖一只麻雀”，得出全球海洋地質(zhì)規(guī)律。

在該重大研究計(jì)劃總結(jié)會(huì)上，汪品先介紹，“麻雀”的“骨架”是構(gòu)造與巖漿活動(dòng)，“肉”是深海沉積，“血”是生物地球化學(xué)�？蒲腥藛T正是從這3個(gè)層面出發(fā)，力圖揭示南海的深海過程及其演變，再造邊緣海的“生命史”。

最終，南海年齡、南海深海盆張裂三階段等科學(xué)結(jié)論得到揭示，南海“深海瀑布”和“三層結(jié)構(gòu)”洋流格局成功繪制。

汪品先曾用章回體小說《南海演義》講述了一個(gè)時(shí)間跨度達(dá)3000萬(wàn)年的精彩故事。

“第一回合”為“板塊俯沖，海盆消亡”。3300萬(wàn)年前，南海海盆從東邊裂開，向西南方向推進(jìn)，形成楔形的深海盆，同時(shí)向東俯沖，如今正在消亡。“第二回合”為“珊瑚盛世，河系更替”。到2000余萬(wàn)年前，南海的珊瑚礁最為繁盛，形成了大量碳酸臺(tái)地，有的成為如今的油田；大約1000萬(wàn)年前珊瑚礁開始減少，600萬(wàn)年前時(shí)已經(jīng)是珊瑚殘留期。同時(shí)南海北部曾經(jīng)發(fā)育過東西向的大河。“第三回合”為“海峽成型，水流強(qiáng)勁”。650萬(wàn)年前2600米深的巴士海峽形成，成為南海與太平洋深水的唯一通道；由此形成“深海瀑布”，到500萬(wàn)年前后進(jìn)一步形成錳結(jié)核、錳結(jié)殼。

提倡“中國(guó)學(xué)派”

在持續(xù)多年的南海深部研究中，“南海深部計(jì)劃”發(fā)揮了基礎(chǔ)科學(xué)方面的引領(lǐng)作用。

通過亮點(diǎn)成果整體集成，研究團(tuán)隊(duì)還提出海盆形成的“板緣張裂”、氣候演變的“低緯驅(qū)動(dòng)”、邊緣海的“洋陸相互作用”三大理論假說和學(xué)術(shù)概念，向國(guó)際傳統(tǒng)主流觀點(diǎn)提出了來自中國(guó)的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)使然，海洋地質(zhì)的科學(xué)結(jié)論不可避免地帶有“歐洲中心論”的色彩。長(zhǎng)期以來，歐美科學(xué)家在地利人和的條件下對(duì)北大西洋開展了諸多研究，其研究結(jié)果被認(rèn)為是海洋地質(zhì)學(xué)中的“標(biāo)準(zhǔn)答案”。例如，北大西洋型的“海盆張裂”模型被推廣到全球，用于解釋全球海洋盆地的形成。

“南海也是這樣嗎？”汪品先和科研人員帶著對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)答案”的懷疑，埋頭開展南海鉆探。結(jié)果出乎意料：鉆井取上來的是玄武巖，并不是像北大西洋底見到的長(zhǎng)期削蝕的地幔巖。

這意味著，南海是西太平洋板塊俯沖帶的盆地，它的張裂機(jī)制和大西洋模型有著根本區(qū)別，它并不是一個(gè)“小大西洋”。據(jù)此，科研人員創(chuàng)造性地提出邊緣海的“板緣張裂”新機(jī)制，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的“海盆張裂”說。

2019年，來自同濟(jì)大學(xué)、中科院南海海洋研究所的科研人員在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上發(fā)表首篇有關(guān)“板緣張裂”模式的論文。這令全球海洋地質(zhì)學(xué)界熱鬧了起來。

“我們的新主張?jiān)跉v次學(xué)術(shù)會(huì)議、論文投稿過程中，都會(huì)受到國(guó)際學(xué)者的質(zhì)疑。”回憶往事，汪品先攤開一只手，“現(xiàn)代科學(xué)在短短幾百年內(nèi)迅速發(fā)展，正因?yàn)樗�不斷修正自己�？茖W(xué)，貴在懷疑。”

除了“板緣張裂”，中國(guó)學(xué)者在氣候演變方面也提出了全新的“低緯驅(qū)動(dòng)”假說。過去，科學(xué)界認(rèn)為北大西洋所在的高緯地區(qū)決定著全球氣候變化。科研人員在“南海深部計(jì)劃”的研究中發(fā)現(xiàn)，南海的記錄卻并不符合這種流行觀點(diǎn)。

科研人員認(rèn)為，太陽(yáng)輻射主要集中在赤道附近的低緯度地區(qū)，低緯地區(qū)的水循環(huán)和碳循環(huán)，才是全球氣候變化的基本因素。

“南海深部計(jì)劃”研究歷程中，研究團(tuán)隊(duì)一次次地從挑戰(zhàn)權(quán)威中得到信心。

“我們中國(guó)的科學(xué)家，要建立敢于質(zhì)疑世界主流觀點(diǎn)的‘中國(guó)學(xué)派’。首先，思想上要擺脫‘跟’的限制，特別是地球科學(xué)要意識(shí)到歐洲和北大西洋的局限性，不能以當(dāng)‘外包工’為滿足。”汪品先深有體會(huì)。

共享科學(xué)魅力

科研之外，科普工作是汪品先和科研團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)執(zhí)著事業(yè)。在同濟(jì)大學(xué)的《科學(xué)、文化與海洋》公共選修課上，汪品先對(duì)科學(xué)家做科普談了自己的看法：科學(xué)發(fā)展和創(chuàng)新深深根植于文化的土壤，科普的目的就是培養(yǎng)科學(xué)文化的社會(huì)氛圍，“中國(guó)科研工作者要在當(dāng)代科學(xué)和華夏文化之間架筑橋梁，還自然科學(xué)以文化本色、賦傳統(tǒng)文化以科學(xué)精神”。

“南海深部計(jì)劃”自啟動(dòng)起，指導(dǎo)專家組就將科普放在重要位置上，倡議各項(xiàng)目負(fù)責(zé)人用普通人能理解的語(yǔ)言接受采訪、匯報(bào)科研成果。同時(shí)，多數(shù)項(xiàng)目都分別開展形式多樣的科普傳播活動(dòng)，如舉辦科普講座、深海進(jìn)中學(xué)課堂，出版科普讀物。通過積極向社會(huì)傳遞南海深�？茖W(xué)知識(shí)，與公眾共享科學(xué)魅力。

例如，在國(guó)際大洋鉆探航次期間，科研團(tuán)隊(duì)舉辦了多場(chǎng)視頻連線直播，向公眾介紹深海知識(shí)和最新的發(fā)現(xiàn)。2018年5月，在國(guó)家自然科學(xué)基金共享航次“ROPOS 遙控深潛航次”期間，深潛團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首次深海海底深潛的實(shí)況直播，展示遙控機(jī)器人在南海海底工作畫面，深受岸上連線學(xué)生的歡迎和喜愛。

2019年8月，汪品先在面向社會(huì)舉辦的“亮點(diǎn)成果匯報(bào)大會(huì)”上，以《南海演義》的章回說書風(fēng)格演繹南海的“生命史”，贏得滿堂喝彩。

2020年，科研團(tuán)隊(duì)在《科技導(dǎo)報(bào)》發(fā)表專輯論文15篇，努力用大眾化的語(yǔ)言介紹科學(xué)研究成果。

“鯤鵬展翅飛南溟，萬(wàn)仞千山水底行。喜遇神州追夢(mèng)日，龍宮深處探真情。”汪品先以詩(shī)載志。

將近10年里，全國(guó)30多個(gè)單位的科學(xué)家聚集在“南海深部計(jì)劃”的旗幟下，同心協(xié)力、共同奮斗，使南海深部的科學(xué)認(rèn)識(shí)提升到新的臺(tái)階，走到了世界邊緣海深部研究的前沿。“希望我國(guó)已經(jīng)形成的深�？蒲嘘�(duì)伍，能夠再做十年奮斗，百尺竿頭、更進(jìn)一步，把南海建成世界邊緣海深部研究的典范，為世界海洋科學(xué)做出更大的貢獻(xiàn)！”汪品先表示。

如今，他也有了一個(gè)新的愿望。“真希望有一天能夠走出深潛器，去觸摸真實(shí)的海底世界，我期待那一天。”采訪最后，他告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。