挑戰深海

地殼生于此消亡于此，這里的山脈比安第斯山還長，這里的峽谷比珠穆朗瑪峰還高，這里是許多奇異生物的家園，這里還可能是地球生命的起源之所……但是，人類對這個神秘區域的了解遠遠少于對遙遠月球的了解。事實上，直到19世紀中葉，人類對海面以下幾十米的地方幾乎還一無所知。但自那以后，隨著海洋探測技術的不斷發展，人類的視野最終延伸到了水下上萬米處。本又介紹19世紀中葉以來海洋探測尤其是深海探測的一些重要發現。

1 潛入深淵

20世紀60年代，雅克-皮卡德乘坐“的里亞斯特號”下潛到“挑戰者深淵”，創下了人類到達海底最深處紀錄。

2 環球航行

1872年至1876年，懷韋爾·湯姆生率領“挑戰者號”進行環球航行，證明了深海并非“不毛之地”。

3 為海底“畫像”

20世紀50年代，瑪麗-薩普和布魯斯·希森繪制出第一張世界海底地圖，其中記錄了此前不為人知的海底山脈。

4 尋找“泰坦尼克號”

1985年，羅伯特-巴拉德乘坐“阿爾又號”在海底3810米處尋找到“泰坦尼克號”沉船殘骸。

5 “砍伐”海底黑煙囪

1998年，約翰-德萊尼利用遙控機器人在海底熱液口最活躍的地方鋸倒黑煙囪，并把它們提升到海面。

①潛入深淵

20世紀60年代，雅克皮卡德乘坐“的里亞斯特號”下到“挑戰者深淵”，創下人類到達海底最深紀錄。

2009年5月，美國科學家宣布，由他們研制的深海潛水器“海神號”正在做最后的準備，目標是潛入馬里亞納海溝的“挑戰者深淵”——太平洋最深的地亢也是地球上最深的地方，比珠穆朗瑪峰的高度還要多2000米。如果一切順利，“海神號”將成為拜訪地球最深處的第一個自動工具。不過，早在40多年前，另一艘深海潛水器——“的里亞斯特”已經載著兩個人到過那里了：1960年1月，瑞士人雅克·皮卡德和美國海軍軍官唐納德·沃爾什駕駛這艘深海潛水器進行了第一次也是最后一次“挑戰者深淵”的載入潛，他們到達的深度是——10916米，創下了迄今人類到達海底最深處紀錄。

雅克·皮卡德是世界深海海域探險史上的一位傳奇人物，更為傳奇的是，他和他的父親奧古斯特·皮卡德都創造了當時世界上最了不起的紀錄。奧古斯特·皮卡德于1931年和1932年兩次打破乘坐熱氣球飛上高空的紀錄，成為第一個飛上15000米高空的人；雅克·皮卡德于1999年3月乘熱氣球環球飛行，成為第一個駕駛熱氣球成功繞地球飛轉—周的人，而乘坐“的里亞斯特號”下潛到水下10916米，則使他成為到達地球表面最深處的人。父子兩人同時成為當時世界E飛得最高和潛得最深的人。一位作家寫道，“他們最瘋狂的夢想是變成魚或變成鳥。很了不起的是，他們終于夢想成真。”

奧古斯特·皮卡德在乘熱氣球打破高空紀錄之后，又將制造熱氣球的浮力知識用于研制潛入水下的深海潛水器，當時在日內瓦大學教授經濟學的雅克-皮卡德協助父親一起改進潛水器的功能。1948年至1955年間，父子倆制造了三艘深海潛水器，分別到達1402米和3048米的海底。在成功的激勵下，年輕的雅克·皮卡德放棄了大學教學生涯，全力投入潛水器的研制和深海探險事業中。

1958年，當時正想方設法開發深海探險潛水器的美國海軍買下了皮卡德父子設計的潛水器“的里亞斯特號”，并聘請雅克·皮卡德為顧問。為考察深海潛水器在沉船打撈和海上救助方面的戰略意義，“的里亞斯特號”經美國海軍測試，已可下潛到7315米的深海，但皮卡德的目標是要到達最深的海底。

1960年1月23日，皮卡德和美國海軍軍官唐納德·沃爾什乘坐“的里亞斯特號”開始挑戰世界最深處——馬里亞納海溝的“挑戰者深淵”。深海潛水器上沒有攜帶任何科研設備，也沒有進行任何科學實驗，目的只有一個：證明人類能夠到達地球最深處。

下潛過程一路順利。但在到水下9848米深處時：潛水器在海冰的巨大壓力下發出了—聲巨大的爆裂聲(后來才知道是一塊19厘米厚的舷窗玻璃出現了輕微的裂痕)。皮卡德和沃爾什檢查了潛水器上的報警信號，發現沒有異常，于是繼續下沉。最終，“的里亞斯特號”在10916米的地方觸碰到了海底的“黃褐色軟泥”。整個下潛過程約5小時，但在海洋深處只待了20鐘。

在短短的20分鐘內，皮卡德和沃爾什探索著這片人類此前從未到達過的、由沉積物構成的平坦海底，看到了許多前所未見的深海魚類和蝦類。皮卡德說，“那趟旅行最有趣的發現是那些從潛水器舷窗外游過的魚類。令我們震驚的是，在那么深的海底，竟然還生活著一些相當高級的海洋生命。”一些海洋生物學家曾認為，在海洋深處的巨大壓力下’沒有魚類和其他生物能夠生存下來，正是皮卡德在1萬多米的海底發現的那些鮮活的海洋生命，引起了全世界的普遍重視，并最終促成國際社會決定禁止人類向深海海溝中傾倒核廢料。

皮卡德一生設計建造了4艘潛水器，70多歲時還開著潛艇載著瑞士的中學生到湖底旅行，80歲時還繼續著深海潛水器的研究設計工作。2002年，皮卡德乘潛水器進行了一生中最后一次深海探險。

2008年11月1日。世界深海探險史上的傳奇人物皮卡德病逝，享年86歲。

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水下潛水器圓了人類深潛之夢

對于人類來說。進入深海是充滿風險的活動。海洋深處海水的巨大壓力是人類所難以承受的，壓力下的溶解氣體，比如氮，會對^體組織產生不利影響，所有這些都限制了人類下潛的深度和在水中的持續時間。20世紀40年代“水肺”(水中呼吸器)的發明，為科學家、水下攝影師和業余潛水愛好者打開了一層通往深海領域的大門。

1934年，美國海洋學者、探險家威廉·貝比和工程師奧蒂斯·巴頓設計了一個潛水球——深海球形潛水器，他們乘坐它下潛到1000米的深處，成為能夠到達深海觀察海洋生命的最早的人。在下潛過程中，他們透過舷窗觀察海底景致，并通過電話將觀察結果報告給水面上的同摹。他們觀察到了能發光的水下生物。這種潛水方式在當時是非常危險的，假若纜繩斷裂，潛水球中的人將無法返回水面。

之后，由皮卡特父子設計的世界上第一艘深海潛水器解決了這一問題。深海潛水器是一個利用浮子原理保持浮力的耐壓球體，可以在深海中自由航行。1960年，雅克-皮卡德和美圖海軍軍官唐納德-沃爾什駕駛深海潛水器“的里亞斯特號”下潛到馬里亞納海溝的“挑戰者深淵”。創下了人類歷史上最深的潛水紀錄，也是人類到達地表最深處的空前紀錄：10916米。

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下潛!下潛!再下潛!

海洋有多深7海洋動物、人類以及潛水器能下到海底多深處?請看下面的一些數字。

0米：從海面至200米為海洋光合作用帶。充足的陽光可以為海洋植物提供進行光合作用的條件，大量滋生的海洋植物又為眾多海洋動物提供了豐富的食物。這里是海洋魚類最密集的區域。

67米：在到達這一深度時，裸潛者會產生氮中毒昏迷現象(也稱為“深海暈眩”)，并因此失去判斷能力，導致丟棄潛水裝備等危險行為。

170米：創造屏息潛水至這一深度紀錄的只有兩個人：奧德莉·梅斯特雷(2002年，她在這一深度因潛水裝備故障喪生)和她的丈夫皮平·費拉斯。

200米：200米至1000米為海洋中層帶。在這一深度植物已無法進行光合作用，生活在這里的海洋魚類主要為“守株待兔”式的捕食動物，它們通常都有很大的嘴巴和超強感光的視網膜。

308米：英國潛水員約翰一班尼特于2001年創下的戴水肺潛水最深紀錄。

500米：藍鯨的最大潛水深度。

600米：這一深度是海洋中聲信號傳播最快最遠的區域，也是核動力潛艇的最大潛水深度。

1000米：1000米至4000米為海洋深層帶。光線無法到達這一深度，因此除了發冷光的熒光生物之外，這里一片漆黑。由于植物無法生長，這里的海洋生物以海洋上層掉落下來的殘渣碎片為生，包括死亡或垂死的魚類和浮游生物。

1200米：棱皮海龜的最大潛水深度。海洋的這一深度是太平洋睡鯊的活動范圍，最大的巨齒鯊(身長達8.5米)就是在這里被拍攝到的。

1580米：象海豹的最大潛水深度a

2500米，1977年在加拉帕戈斯群島附近海底發現的海底熱液口的深度。

3300米：抹香鯨的最大潛水深度。抹香鯨在水里發出高頻聲音，然后利用回聲在黑暗中確定獵物位置。

3790米：海洋的平均深度。

3810米：1985年由羅伯特-巴拉德率領的探險隊在這一深度發現了“泰坦尼克號”沉船殘骸。

4000米：4000米至海底為海洋深淵帶。漆黑一片的海底沒有一絲光線，水溫接近零攝氏度，在幾乎可以壓碎一切的可怕的深海壓力下，只有少數海洋生物能夠生存下來，它們大部分都是沒有視力、擁有長長觸須的極微小的無脊椎動物，如小蝦、藍海星和小魷魚等。

4267米：1979年科學家在北極海域的這一深度發現了一種20厘米長的蝦，這是迄今為止人類發現北極深海生物的最大深度。

4500米：深海潛水器“阿爾文號”所到達的最大工作深度。

6000米：海溝和深海峽谷的深度。在巨大的海水壓力和極端溫度環境下，仍然有生命存在，特別是在海底熱液口附近，主要是無脊椎動物如海星等。這也是俄羅斯深海潛水器“米爾號”所能到達的最大工作深度。

8200米：英國探險船“挑戰者號”于1875年測得的海洋最深處。測量方法是將測深繩放下到達海底。

8370米：發現深海魚類的海洋最深處紀錄。這是一種在波多黎各海溝采集到的被稱為神女底鼬的長形海魚。

10916米：人類所到達的海洋最深處。1960年1月23日，雅克·皮卡德和美國海軍軍官唐納德·沃爾什駕駛深海潛水器“的里亞斯特號”下潛到馬里亞納海溝的“挑戰者深淵”，創下了人類最深潛水紀錄。1995年，日本的遠程遙控無人深海探測器“海溝號”重新探測了這一海區，創造了無人駕駛深海探測器的探險新記錄。

11034米：最深的海洋深度記錄，于1957年由蘇聯潛水器Vityaz測得。

②環球航行

1872年至1876年，懷韋爾·湯姆生率領“挑戰者號”進行了—次環球航行，并證明了深海并非“不毛之地”。

當皮卡德和沃爾什于1960年乘坐“的里亞斯特號”在海底10916米處著陸時，他們透過潛水器舷窗看到一條約長30厘米的比目魚在附近的海底游弋。他們還驚訝地發現，這只比目魚竟然有眼睛，而在這個深度陽光根本無法穿透(科學家后來對他們是否真的看到過一只魚存在爭議，許多科學家認為他們看到的應該是海參，一種常見的底棲海洋動物)。不管他們在海底看到了什么，人類那時候對于深海生物的認識已經大大擴展，而在19世紀中葉以前，人們還普遍認為，由于黑暗寒冷以及巨大的海水壓力，深海是一個沒有任何生命可以存活的“不毛之地”。

直到19世紀50至60年代，多種因素聚集在一起，情況才發生了變化。首先，隨著跨海電纜電報的發展，需要在各大陸之間鋪設海底電纜，要求準確了解海底地形和性質。其二，一些新信息表明，深海無生命的斷言可能是錯誤的。其三，達爾文在這一時期發表的物種起源理論有了許多擁護者，他們都認為深海中可能有很多被稱為“活化石”的海洋生物。

英國倫敦大學的威廉·卡彭特教授和愛丁堡大學的懷韋爾·湯姆生教授曾經也認同深海無生命理論，但1868年至1870年的幾次沿英國海岸的短期航行令他們改變了原來的看法，開始相信大海深處也有生命存在。他們通過英國皇家學會向英國海軍部提議：派一艘裝備良好的船艦去探索未知的深海奧秘。令人驚訝的是，這一大膽提議競沒有遇到多少反對意見就被英國海軍部接受了。事實上，這時候提出這個建議恰逢其時，英國當時正處于帝國霸權巔峰時期，需要大力發展海上事業。此外，盡管幾十年來英國海軍部水文局—直是當時世界上最優秀的海洋測量和海圖制作機構，但對深海的了解卻非常有限，對于電報公司提出的深海地形問題—直無法作答。

英國軍艦“挑戰者號”被選定為科學考察船，人們對它進行了大規模改裝：船上原有的大炮被拆卸，取而代之的是拖網、瓶罐、數百千米長的繩索，以及各種遠航儀器設備和取樣器，船上還裝備了博物學實驗室和化學實驗室。

1872年12月，“挑戰者號”從英國樸茨茅斯出發。從來沒有一個國家進行過像這樣的集物理、化學、地質學特別是深海生物學于一體的大規模海上科研探險。湯姆生領導了這次探險活動，船上共有6名科學家，另外有240名海軍士兵和23名官員。英國財政部為這次探險撥款20萬英鎊(超過今天的1000萬英鎊)。

1873年2月15日，“挑戰者號”到達北非附近的加那利群島海域，這里的海水深度約為3500米，深海探險正式開始。之后，“挑戰者號”調查了北美、南美、南非、澳大利亞、新西蘭、香港、日本以及大西洋和太平洋的許多群島。

每到一地，科學家和其他登陸人員廣泛收集動植物標本，會見各式各樣的人物，從葡萄牙國王到日本天皇到此前不久才放棄食人習俗的斐濟當地土著人，并通過文字和照片記錄這些事件。他們使用當時剛出現的攝影技術拍攝的大量照片中包括有史以來第一張南極冰山照片，這些照片成為記錄19世紀后期科學探索歷史的重要證據。

不過，“挑戰者號”的主要工作還是在海上。在總計713天的海上航行中，工作人員測量水深，采集海底沉積物樣本，測量海洋表面、中部和底部不同深度的水溫，并對采集的水樣進行化學分析。科學家用拖網拖過整個航行的海底，采集海洋生物樣品，還常用收集浮游生物的撈網采集海洋中層1500米左右處的海洋生物。他們對捕獲的海洋生物進行分類、防腐處理、裝瓶、貼標簽、儲存，并作好記錄。“挑戰者號”所取得的偉大成就之一就是在世界各地取得了大量深海和淺海海洋生物樣本。

“挑戰者號”所用的取樣器包括淺海拖網和深海拖網。用深海拖網取樣相當困難，科學家大約在上午9點將拖網從船側沉到海底，到下午5點左右，再將拖網從海底快速拖上來。由于海水的巨大壓力，拖網往往會受到嚴重損壞，再加上當時的取樣器在取樣后不能閉合，這一致命缺陷使許多海洋生物在入網后又漏了出去，以至令當時的人們產生了一個錯誤印象，認為深海海床都是千篇一律的貧脊荒涼，物種很少。直到一個世紀后，霍華德·桑德斯和羅伯特·赫斯勒使用了改進后的取樣器，這才向世人展現了一個有著豐富底棲生物的海底世界。

盡管采集標本的工作非常重要，但無休無止的收集、儲存、記錄以及編目確實非常單調乏味。當最初的新奇感漸漸消失后，一些人在日記中記錄了他們的厭倦情緒。最終，有61名船員留在了經過的各個港口。

“挑戰者號”用了近4年的時間環航全球，巡游了除印度洋之外的世界各大洋，到達了包括南極洲在內的世界各大洲，總航程約127000千米，進行了492次深海測深，探測了深達8200米的海底，進行了133次海底撈網，151次海面拖網，263次系列水溫觀測，新發現4717種海洋生物。“挑戰者號”的許多重要發現奠定了現代海洋學的基礎，標志著現代海洋學的誕生。

1876年5月24日，“挑戰者號”回到英國，結束了此次海洋探險。之后，湯姆生在愛丁堡成立了一個辦公室，專門負責整理此次遠征收集到的各類樣本并寄發給各專業科學家，還負責監督出版探險報告。這些工作所花費的時間比海上探險的時間更長。1882年，湯姆生逝世，由約翰·穆里繼續完成剩下的工作。直到1895年，也就是此次遠征結束19年后，整整50卷探險報告才最終出齊，其中大部分描述了在深海和淺海發現的各種海洋生物。

“挑戰者號”的深海探險活動被人稱為“繼15世紀、16世紀大發現以來，對我們這個星球的認識的最偉大進步”。

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尚待探索的深海奧秘

迄至今日，還有95％的世界海洋未被人類充分探索過，數量巨大的海底礁石、熱液口和火山還未被標注在海圖上。以下是一些等待著科學家進一步探索的深海海域。

菲尼克斯群島

坐飛機到斐濟，然后再坐5天海船，才能到達南部太平洋的這片小島。據說這里有著世界上最古老的珊瑚礁。

南太平洋的Lau海盆

這里是地球板塊活動頻繁的俯沖帶，地殼變動誕生了許多火山和海底熱液口，孕育了大量能適應極端溫度和完全漆黑環境的深海生物，令生物學家大感興趣。

東南太平洋

東南太平洋的珊瑚礁已存在4.5億年，但沒有人知道它們為何能生存這么久。生物學家想要弄明白的是，冷水珊瑚是如何在被拖網破壞之前在太平洋海底山脈生存下來的。

特立尼達島和多巴哥島

在這些島附近，石油不斷地從海底縫隙中汩汩流出。吸引了大量能分解石油并以石油為生的微生物。科學家想知道這些微生物有多古老，它們是在海底石油滲漏之前還是之后進化成功的。

壹爾利－言布斯斷裂帶

查爾利－吉布斯斷裂帶位于地王求上最長的海底山脈——大西洋中脊的最深處，這里可以說是地球再生之地：地球地幔中熔融的巖石從斷層處噴涌而出，形成新的地殼。

斯科舍海和威德爾海

已有27個國家在南極建立了前哨考察站，但至今為止還未有人到過這些海區的海底。科學家認為，探索斯科臺海和威德爾海的海底，有可能揭示超級大陸于1.8億年前分裂成世界各大陸之前的面貌。

安哥拉海盆和幾內亞海盆

2008年，科學家在對納米比亞的一次考察中發現了一大批約400種新物種；而在其附近的安哥拉海盆和幾內亞海盆地區，放下的捕網需要經過13小時才能到達海底。科學家希望在這里發現更多的深海物種。

北極海洋

北極是人類在地球上探索最少的地區之一，但也是地球上最重要的地區之一。氣候變化對極地冰帽最先產生影響，因此對北極深海生物樣本的采集研究有助于對全球變暖災難發出預謦。

里海

南部里海幾乎是一個未經探索的地區，海洋學家希望對這里的天然氣滲出地區進行探索。

馬達加斯加島

島嶼周圍海域里生活著許多海洋生物，藥物學家對其中分泌毒液的生物特別感興趣，希望能從中提取有醫學價值的化學物質。

印度洋

印度洋的大部分海底部未經勘察，但通過在海面上的探索活動，科學家知道沿海底山脈分布著大量壯觀的海底熱液口。

南海海溝

要想在地球地幔處鉆孔，對于海洋學家來說，其難度相當于去月亮旅行。日本研究人員準備在南海海溝深處進行鉆探，以更好地了解地震活動和火山活動。

新西蘭

沒有人見到過活著的成年巨型魷魚，但研究人員認為基維沿海的海底峽谷中可能生活著長達18米的魷魚，因為這里是冷水海洋和暖水海洋的交匯處，生活著大量的海洋生物，也是大型海洋捕食動物的出沒之地。

西南印度洋

每隔20萬年，地球磁場就會發生一次逆轉，但對西南印度洋地區的勘測數據表明，這里在過去3700萬年的漫長時期內沒有發生過磁場逆轉現象。對該地區的研究將有助于破解地球磁極逆轉之謎。

羅德豪海山鏈、珊瑚礁和塔斯曼海

該海域的許多珊瑚礁都被環繞著的侵蝕火山所庇護。如果澳大利亞人擁有深海潛水器，他們就可以對這些受到火山保護的珊瑚礁進行探索。

③為海底“畫像”

20世紀50年代，瑪麗·薩普和布魯斯·希森繪制了第一張世界海底地圖，其中記錄了以前不為人知的海底山脈。天，我們在任何一張海圖上都能看到蜿蜒橫穿世界各大洋的巨大海底山脈——洋中脊，以及沿這些山脈橫向分布的許多寬廣深邃的裂縫——海底峽谷(也被人們稱為地球上“永遠無法愈合的傷痕”)。而這些海底山脈和峽谷的發現與一位女性工作者有很大關系，她就是瑪麗·薩普。

瑪麗·薩普出生于美國密歇根州，她的父親為美國農業部繪制土壤分類地圖。1943年，薩普大學畢業，獲英語、音樂等學士學位，后又獲地質學碩士學位和數學學位。

1948年，也就是雅克·皮卡德正準備他的深海潛水器的首次下潛時，薩普來到紐約，在哥倫比亞大學的一個實驗室里工作。

剛到紐約時，薩普還只是一名普通的繪圖員。在這里，她遇見了同事布魯斯·希森，開始了他們最早的合作——利用攝影數據尋找在第二次世界大戰中被擊落的飛機。1952年，他們開始繪制世界海底地形圖。為了繪制地圖，需要在不同的海域測量深度，然后再將數據轉化為地圖。在最初18年的合作中，由于當時的傳統習俗不允許女性登船出海，所以每次都是希森登船出海收集數據，薩普則根據收集到的數據繪制海圖。直到1965年以后，薩普才開始同希森一起出海遠征。

在繪制大西洋海底地圖時，薩普發現了一些異常：大西洋北部海底似乎有兩列平行的山脈，二者之間隔著狹長的V字型山谷，這讓薩普聯想到了東非大裂谷。但是，在她向希森提出海底峽谷的猜想時，希森卻說：“不可能，它看起來太像大陸漂移了”在當時，大陸漂移理論被大多數地質學家所反對。盡管這樣，薩普對大西洋海底峽谷的存在依然確信不疑。不久后，支持她的證據出現了一由其他人繪制的地震圖與她的海底峽谷地圖驚人地相似。這些地圖的重疊最終讓希森相信：薩普是正確的，海底峽谷的確存在。

自20世紀初發明回聲探測儀和聲納儀后，人們才得以看清楚海底的真面目。世界各大洋中都存在海底山脈，而且這些海底山脈首尾相接，總長度達到65000千米，最高峰達到4545米。由于大西洋的海底山脈位于大洋中部，所以科學家稱之為“洋中脊”。印度洋、北冰洋的海底山脈同樣位于大洋中部，所以也被叫做“洋中脊”。只有太平洋的海底山脈明顯偏向東側，所以被叫做“東太平洋海嶺”或“東太平洋海隆”。洋中脊是地球上最大的地質特征。當海底火山運動把熾熱的巖漿從深層地幔擠壓出來時，就形成了新的地殼，這些地殼中的裂縫就是峽谷。

1957年，薩普和希森出版了他們繪制的第一張北大西洋自然地理圖。之后，他們與奧地利風景畫家海因里希·貝蘭恩合作，于1977年出版了整個洋底地圖。薩普和希森發現洋中脊，為大陸漂移理論以及后來的板塊構造理論鋪平了道路。

深海底就像藏在一個巨大的黑色毯子下面，它對于人類來說還是一個謎。只有少數的幸運兒才有機會下到深海底直接觀察那里的情形。隨著回聲探測等新技術被應用于海洋中測量水深和繪制分布圖，海底探測取得了重大突破。現在人們已經認識到：海底并非想象中那么平坦，海底的地貌和人類居住的陸地十分相似，有遼闊的平原，有雄偉的高山。還有深邃的海溝與峽谷。位于太平洋的馬里亞納海溝深得讓人難以置信，如果把世界最高峰——珠穆朗瑪峰放進去，都不會露出水面分毫。

海底的基本輪廓是這樣的：陸地從海岸向外延伸，是坡度不大、比較平坦的海底。這個地帶叫“大陸架”；再向外是相當陡峭的斜坡，急劇向下直到3000米深，這個斜坡叫“大陸坡”；從大陸坡往下便是廣闊的大洋底部了。整個海洋面積中，大陸架和大陸坡占20％左右，大洋底部占80％左右。

大洋底部位于幾千米深處。洋底主要有深海平原、規模宏大的海底山脈和海底高原(比如在大西洋的中部洋底存在一條南北走向的海底巨型山脈，由于這條海底山脈的走向很像人體的脊椎。所以被定名為“大西洋中脊”)；還有一些孤立的海底火山以及巨大的珊瑚島礁等。大洋底部始終都在更新和成長，每年新生的洋底大約寬6厘米。

④尋找“泰坦尼克號”

1985年，羅伯特‘巴拉德乘坐“阿爾文號”利用聲納掃描設備在水下3810米處發現“泰坦尼克號”殘骸。

1985年9月，“泰坦尼克號”在沉沒64年后，其殘骸在水下3810米處被人發現。“泰坦尼克號”是在1921年4月14日在其處女航中撞上冰山沉沒沉沒的。盡管人們知道其位置大體是在加拿大紐芬蘭島東南方560米的大西洋中，但卻一直沒有能找到它。

“泰坦尼克號”的沉船的發現者是美國人羅伯特·巴拉德。

羅伯特·巴拉德是一位出色的海洋科學家，尤其在水下考古領域功勛卓著。巴拉德在圣地亞哥附近的太平洋海岸邊的海灘上長大，因為讀了凡爾納的《海底兩萬里》而對水下探險充滿興趣，并為深海潛水器“的里亞斯特號”在深海探險方面所取得的成就所深深吸引。

1967年，巴拉德被美國海軍部任命為聯絡官，負責海軍研究辦公室和伍茲霍爾海洋學中心之間的聯絡工作。1970年，巴拉德在海軍部服役結束，此后就留在伍茲霍爾海洋學中心工作，并獲得了海洋地質學和地球物理學博士學位。1971年，巴拉德乘坐“阿爾文號”進行了他的第一次潛水。從1973年開始，巴拉德對“泰坦尼克號”發生了興趣。

巴拉德—直希望能開發出最先進的水下視覺成像技術，從而讓乘坐深海潛水器下潛到深海探險成為歷史，其具體想法是在數千米以外的電纜終端配備各種高科技視頻設備，但這需要大量投資。為吸引資金，巴拉德決定以尋找“泰坦尼克號”作為達到目的的一種手段。

1977年，巴拉德領導了第一次尋找“泰坦尼克號”沉船的探險，但無功而返。1985年，在美國海軍的財力支持下，巴拉德再次對“泰坦尼克號”失事的海域展開搜索，這次他使用了一種不同于以往的聲納掃描設備——“阿爾戈”。這種設備從外形上看有點像雪橇，上面載有電視攝像機，可以在離水面約4000米的海底拖行，而在水面工作船上的一個小艙室里可實時看到從海底傳輸回來的照片。“阿爾戈”不停地來回“掃蕩”洋底，科學家常常一連幾小時地盯著屏幕看。但是，他們在多數時間看到的都是高低起伏、泛著漣漪的無休無止的泥沙。

1985年9月1日清晨，海底出現了異常。科學家們驚訝地發現，一些人造物品殘骸出現在屏幕上。不一會兒，一個更大的物體進入科學家的視線，這正是泰坦尼克號”的一個汽鍋。人們長期以來遍尋不著的“泰坦尼克號”終于現身了，它就靜靜地躺在海底3810米深處。當人們發現它時，它的船體已經裂成了兩半。

當時在水面工作船上有一位著名的海洋繪圖藝術家，他回到岸上后立即對錄像資料和“阿爾戈”拍攝的數千張照片進行整理，并參考“泰坦尼克號”沉沒之前的照片，繪制了沉沒在大西洋底的“泰坦尼克號”的圖片。

一年后的1986年7月12日，以巴拉德為首的約50名科學家重返“泰坦尼克號”發現現場，這一次同他們一起來的還有深海潛水器“阿爾文號”和遙控水下機器人“小詹森”，水面工作船是“亞特蘭蒂斯II號”。

第二天一早，“阿爾文號”緩緩下潛，接近躺在水下的“泰坦尼克號”。“阿爾文號”上的乘客是：駕駛員、副駕駛員和巴拉德。在兩個半小時的時間里，“阿爾文號”在水下越沉越深。在到達離海底約180米的地方，聲納設備無法工作了，“阿爾文號”只得憑推測和水面工作船的引導前進。巴拉德知道，他們離“泰坦尼克號”已相當接近，但這時“阿爾文號”發出電池即將用完的警報，這意味著他們在水底只能再待一小會兒時間了。突然，巴拉德看到了一大塊黑黢黢的東西，這正是“泰坦尼克號”巨大的船體。“泰坦尼克號”已經近在咫尺，可就在這時，電池幾近用完，“阿爾文號”被迫返回水面。

第三天，“阿爾文號”再次返回海底。當“阿爾文號”緩緩接近“泰坦尼克號”時，出現在巴拉德眼前的一切令他驚訝不已。他的第—直覺是：“‘泰坦尼克號’正向我們走來。”但近前細察后他才發現，“泰坦尼克號”的船頭早已扎入海底的軟泥之中。

⑤“砍伐”海底黑煙囪

1998年，約翰·德萊尼利用遙控機器人在海底熱液口最活躍的地方鋸倒黑煙囪，然后把它們提升到海面。年，美國華盛頓大學的地質學家約翰·德萊尼著手做一件前人從未嘗試過的事情：從太平洋東北部的胡安·德富卡洋中脊上，鋸倒一個或多個海底黑煙囪，然后提升到水面。這是一個雄心勃勃的海洋探險項目。胡安·德富卡洋中脊是華盛頓州西雅圖以西約320千米處的一條海底山脊。

對海底黑煙囪的探索始于1977年，那一年科學家取得了一系列驚人的發現：“阿爾文號”潛水器在加拉帕戈斯群島附近的海底巡游時發現了海底熱液口。海底熱液口是大洋底部的裂縫，海水在那里滲入洋底，與地殼下面熾熱的巖石接觸后成為滾燙的海底熱泉，從熱液口噴涌而出。在此之前，科學家只憑推測知道這些熱液噴口的存在。

海底熱液口現象支持了大陸漂移、海底擴張和板塊構造理論，而研究人員在偶然中還發現了完全出乎他們意料的東西：生活在漆黑海底的多種形態的生命。

生活在熱液噴口附近的巨大海水壓力和極端溫度條件下的海底生物，表面看起來似乎與我們所了解的一些海洋生物十分相像，如蚌、蛤、蟹和管蠕蟲等，但事實并非如此，這些在奇特環境中生存下來的奇特海底生物，與地球上其他大多數生命形式截然不同，它們所需要的能量不是來自于陽光，而是來自于地球內部噴發出來的化學物質。

自1977年在加拉帕戈斯群島附近海域發現海底熱液口后，科學家又相繼在其他一些地方發現了許多海底黑煙囪。這些海底熱液口之所以被稱為黑煙囪，是因為海底熱液口在噴發滾燙熱泉的同時，還噴發著含有礦物粒子的縷縷黑煙，礦物粒子的主要成分是硫化物，不斷噴射的黑色煙雨在熱液口附近沉積下來，形成高高的煙囪般的黑色石堆。海底黑煙囪就像微型火山一樣，處于不斷噴發狀態。噴發出來的物質中含有硫化氫，海底硫細菌將這種化學物質轉換成高端食物鏈動物的食物。海底黑煙囪及其周圍的海底生物的發現證明，深海底并非一片死寂，海底熱液口附近是許多海洋生物的理想家園。

科學家開始懷疑生命本身有可能起源于海底熱液口，或者至少是在一個類似的環境中誕生的。他們還進一步猜測，在其他行星上或許也有類似的能夠孕育生命的環境，比如木星的衛星木衛二上就有可能擁有適合生命存在的條件。當然，要想搞清這些問題，必須對黑煙囪進行深入的研究。但是，在深海底研究黑煙囪，其難度不亞于在火星上研究巖石。怎么辦?

德萊尼想出了一個主意：何不從海底弄一兩個黑煙囪上來?當然，將黑煙囪帶到水面，含有化學物質的高溫水流以及周圍環境中的生命形式會很快消失，但科學家仍然可以研究煙囪如何生長，液體如何流過，微生物在生命進化中如何起作用。

德萊尼說服他的同事兼朋友、美國自然歷史博物館的地質學家埃德蒙·馬茲和他一起進行這次探險活動，兩位科學家所在的機構也進行了，合作。華盛頓大學的重點是研究和科學教育，而美國自然歷史博物館則準備在其行星地球展廳展出一個黑煙囪，以幫助公眾更多地了解這種不同尋常的自然現象。

應該到哪里去找黑煙囪呢?胡安·德富卡洋中脊的恩得沃段是迄今發現的熱液口系統最活躍的地方，那里至少有4個極大的高溫熱液噴發口區域，每個區域方圓約300米，整個黑煙囪“森林”上爬滿了管蠕蟲和蟹等海底生物。德萊尼曾于1991年在胡安·德富卡山脊上發現了世界上已知最大的黑煙囪，競有14層樓那么高。當然，德萊尼他們想要獲取的黑煙囪樣本要小得多。

1998年6月25日，一艘海洋研究船從西雅圖出發，駛向恩得沃。這一次德萊尼沒有使用載人潛水器，而是一個遙控機器人——“ROPOS”(“海洋科學遙控操作平臺”的縮寫)，通過將“ROPOS'’與船舶連接在一起的電纜，可實時發送機載攝像裝置拍攝的圖像和其他數據資料。

“ROPOS”首先對黑煙囪進行了觀察和拍攝。接下來，它用鋼絲纜繩將黑煙囪緊緊捆住，并用嵌有金剛石的液壓鏈鋸在黑煙囪的根部鋸出凹痕。就像在森林里伐木一樣，當“ROPOS”退到安全地帶后，船上人員開動絞盤將黑煙囪提升到水面。

當冒著騰騰蒸氣、高約3米的黑煙囪被弄到船上后，研究人員就用切割晶片的線狀鋸將其一切為二，其中一半放在美國自然歷史博物館里供人參觀，另一半則由微生物學家、流體化學家、礦物學家和海洋科學家共同組成的研究小組進行研究。一共有4個黑煙囪被成功地提升到海面。

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海底奇景：“失落之城”合“洛基城堡”

“失落之城”是在大西洋洋中脊上較淺(水下700—800米)的海底發現的一處熱液區，是在2000年的一次海底探險中被發現的。由于它正好位于名叫“亞特蘭蒂斯”的海底山脈之上，而這座海底山脈得名于傳說中沉入海底的文明古城亞特蘭蒂斯，所以被科學家命名為“失落之城”。2003年，“阿爾文號”重返“失落之城”，考察這一海底熱液區的化學和生態系統。

“失落之城”熱液口不像其他熱液口那樣噴發含二氧化碳、硫化氫和其他金屬成分的火山氣體，而是向周圍水體釋放大量甲烷氣體和氫氣。“失落之城”熱液口噴出熱液的pH值和溫度也與其他熱液口有很大的不同，具有強堿性，pH值為9至11，溫度為40至90攝氏度(比黑煙囪熱液口高達350攝氏度的溫度低得多)，熱液口周圍由碳酸鈣構成的“白煙囪”最高達到近60米。這里孕育著與其他熱液口不同的生命形式。主要是各種小型無脊椎動物，如腹足類、雙殼類、多毛類和片腳類等，但沒有黑煙囪熱液口普遍存在的一些較大的海洋生物，如管蠕蟲和巨蛤等。

“洛基城堡”是中太平洋里的有名的由5個活動的黑煙囪聚集在一起形成的一個熱液區，是科學家于2008年7月在格陵蘭和挪威之間的大西洋洋中脊的海底(水下2350米)發現的，也是迄今在北極洋底發現的最大的熱液區。在發現這5個聚集在一起的熱液口時，科學家的感覺就像是進入了童話故事里的奇異城堡，所以他們將其命名為“洛基城堡”(洛基是北歐神話里的火神)。

初步的探查表明，在“洛基城堡”周圍的溫暖水域里有著與其他熱液口不一樣的豐富多樣且獨特的微生物和熱液口生物群。

深海潛水器“阿爾文號”

今天。由于擁有了像“阿爾文號”這樣的一次可載3人的深海潛水器，科學家在深海底取得了更多振奮人心的發現。自1964年第—次下潛，“阿爾文號”的下潛次數已有4000多次，到達的最大深度為4500米。

“阿爾文號”重約仃噸，長約7米，配備有燈光照明，方便研究人員觀察漆黑一片的水下世界，船上配備有計算機數據顯示和記錄系統、攝像裝置、高度計、旋轉羅盤、導航和跟蹤系統、聲納、水下電話、溫度傳感器、探熱儀、磁力計以及用于在漆黑深海采集樣本的易于操作的機械臂等，還可根據科學研究的需要，配備其他各種專門設備，當然，這些設備都要經過專門的測試，確定能夠承受海水壓力之后才能配備到“阿爾文號”上。

“阿爾文號”上有三個舷窗，分別為左舷、右舷和前部的觀察窗。錄像攝影設備安裝在船體外部，兩個液壓操縱臂分別可提起90千克重的東西，可向前伸展2米左右，其中一個機械臂比較靈巧，可承擔較為細致的任務，另一個則承擔較粗重的任務。

操縱器械配上沉積物取芯管和海水采樣器，可以幫助研究人員采集生物學和地質學樣本，各種電子傳感器可以被用來實時獲取周圍環境中的化學組成成分數據，而在傳感器發明之前，研究人員不得不將水樣帶回地面上的實驗室進行分析。

就像航天飛機必須能夠承受外太空接近真空的環境一樣，“阿爾文號”也必須能夠承受海水的巨大壓力。雖然“阿爾文號”的生命支持系統可讓人在水下待72小時，但在正常情況下，其鈦臺金船身的承受能力只能在水下待10個小時。“阿爾文號”可穿行在崎嶇不平的海底，也可邀游在中部水域，進行科學考察任務，并拍攝深海珍貴的圖片資料。

“阿爾文號”載著科研人員在深海進行生物學、化學、地球化學和地球物理學方面的研究，承擔了許多科學考察任務，取得了許多重大發現，包括發現加拉帕戈斯群島附近太平洋洋底的巨大管狀螺蟲，以及大西洋底的“泰坦尼克號”沉船殘骸等。

2009年5月，美國科學家宣布，新型載人潛水器“海神號”將嘗試訪問“挑戰者深淵”。目前潛水最深的潛水器能到達6500米深的海底，可以讓科學家到達地球上95％的海底，而“海神號”的目標是到達99％的海底。“挑戰者深淵”所在的馬里亞納海溝是太平洋板塊插入馬里亞納板塊下形成的，是世界上已知最大的地震隱沒帶，科學家認為研究這些區域具有重大意義。“海神號”誕生后，“阿爾文號”的命運如何尚不可知，但它對深海探測所作出的巨大貢獻將永載史冊。

海洋探險史

早期海洋探險(1807-1865)

早期海洋探索包括對潮汐潮流的研究、海底采樣以及海水深度測量等。1834年，美國科學家本杰明，弗蘭克林的曾孫、美國聯邦政府海岸勘測局局長亞力山大‘達拉斯·巴赫繪制出第一張墨西哥灣流圖。

巴赫提出了有關墨西哥灣流的一些問題，比如：墨西哥灣流是恒定不變的還是隨著季節和風向而發生變化的，附近海冰的多少是否會對其產生影響，如何識別墨西哥灣流，是根據海面或海下水溫、海底特征、海洋動植物獨特形態、氣象狀態，還是根據海水的含鹽度。墨西哥灣流的走向和速度如何，等等。巴赫認為回答這些問題，需要確定海面和海下不同深度的水溫、海水深度、海底特征、灣流在海面和海底不同深度的走向和速度，以及海洋動植物生態情況。

突破性時代(1866-1922)

這一時代可分為兩個時期，1872年至1888年為海洋勘測活動時期，1889年至1922年為海洋生物多樣化調查時期。

1872年，歷時十多年的海洋探險活動高潮期開始。“挑戰者號”1872年至1876年穿行在世界各大洋中。與“挑戰者號”探險遠征同樣重要的是，這一時期在海洋探險方法和探測技術方面發生了一系列重大變革，其中最重要的是回聲測深儀的發明。

在19世紀海洋探險中，海岸調查船“布萊克號’所作出的重大創新比其他任何船只都要多。“布菜克號”配備了第一臺具有實際可操作性的回聲測深儀，并于1874年至1875年系統地測量了墨西哥灣的水深，繪制出第一張精確的現代海洋等深圖。“布萊克號’的另一個偉大發明是深水錨泊技術。最初人們泊船所使用的纜索都是麻繩，1885年，“布萊克號”開始使用錐形鋼絲纜索進行深海泊船，以便進行墨西哥灣流等海洋學研究。

1889年至1922年期間，深海探險的重點是探索多類形態的海洋生物。19世紀80年代。著名的生物研究船“信天翁號”開始探索深海。它穿過北美哈德遜灣與大西洋間的拉布拉多半島到達南美洲南端的火地島，穿過太平洋東部進入白令海，穿越東部的一些群島進入亞洲的邊緣海，再往南直抵新西蘭，在探險途中收集到數百種新的海洋物種。

在這一突破性年代里，還有其他許多有名的海洋探險和科學研究活動。記錄“挑戰者號”海洋探險活動的著作最終完成并出版；首次在空中利用風箏和氣象氣球等方式觀察海洋；德國探險船“瞪羚號”環航地球；美國船只“加利利號”和“卡內基號”探測全球磁性，后者是第一艘專門設計用來研究地球物理學的研究船。

20世紀20年代初，海洋探險突破性時期結束。各大洋盆的地形被繪制描述出來，在大洋深處發現了許多海洋生物，海洋環流模式被記錄下來，海洋和大氣之間相互關系的研究已具雛形。

“泰坦尼克號”于1921年4月14日觸冰山沉沒，這一悲劇性事件卻標志著一個海洋探險新時代的崛起，科學家開始以新的方式和途徑去探索海洋。

電子時代(1923-1945)

突破性時代結束于19世紀20年代初，新的電子時代的雛形從這里開始形成。這一時期在海洋探索技術上有許多重大發明。

1922年，美國軍艦“斯圖爾特號”裝備了由美國人設計的海斯回聲測深儀。在以后的幾年里，美國海岸和大地測量局的幾乎所有船只部裝備了回聲測深儀。

回聲測深儀的使用帶來了許多深海新發現：發現了大陸架下的一些主要峽谷，阿拉斯加海灣的許多海山，海底平頂山，海底斷層和破裂帶，由早期纜索測深法發現的阿留申海溝和波多黎各海溝也有了更明確的定義。

與此同時，無線電聲測距技術的發明，使人們對聲波在海水中的傳播有了更多的了解。這一技術促進了遙感儀器在海洋學上的發展，無線電聲納浮標和羅伯茨無線電海流測量儀由此誕生。

在這一時期的具有深遠影響的發明還有深海水溫測量器，使用它可以在海洋各個不同深度連續測定水溫，它同今天的電導率溫度深度探測器一起代替了笨重的顛倒溫度表。

在第二次世界大戰爆發前的幾十年里，海洋學和地球物理學正處于萌芽期，而戰爭的爆發則給海洋學和地球物理學的大發展創造了機遇，許多新的儀器被開發出來，先前開發出來的深海溫度測量器和經過改進的無線電聲納浮標被廣泛運用于水下戰爭中。第一臺早期深海照相機被研制出來，海底攝影成為地質學和海洋學的一個重要探索工具。這一時期最重要的發明也許是因戰爭需要而從雷達系統衍生出來的電子導航系統，戰爭結束之后，英國和美國將電子導航系統用于水文勘測活動中。

電子時代(1946～1970)

這一時期海洋探險的重要成果包括板塊構造理論的形成、重要海洋探險儀器的出現、海洋探險的國際間合作，以及戰后海洋科學的發展。

第二次世界大戰結束后，一種能測定自己位置的新型導航系統——近程無線電導航系統取代了原來的無線電聲測距系統。電子位置指示器也是這一時期開發出來的重要航海儀器。

在這一時期，科學家利用新開發的海洋磁力計發現了大洋底下的磁條帶，根據這些磁力線可測定海床的形成年代，并對海底破裂帶和洋脊兩側的磁力線模式進行比較。海床的可識別磁性圖成為板塊構造學理論形成的一個重要因素。

20世紀50年代，科學家利用新發明的精密深度記錄儀發現了深海平原——地球上最平坦的地方。1959年，又發現了大西洋中脊的裂谷。大洋裂谷的發現讓人們對海底地震活動有了新的認識，并成為邁向板塊構造理論的一級重要的踏腳石。

20世紀60年代，海洋探險的三大工具被開發出來。其一，深海拖曳儀器系統：可多角度地勘測深海環境，包括窄束回聲測深系統、側掃聲納系統、電視和攝像系統，以及各類傳感器和取樣設備。其二，多波束測深儀：可同時發射幾十束聲脈沖，測出垂直于船下的幾十個點的水深，—次可測試大面積的海底地形地貌。其三，載人科研潛水器“的里亞斯特號”和“阿爾文號”分別于1960年和1964年下水，開始了史無前例的海洋研究和探險事業。

在過去的幾十年里，人類探索深海的步伐大大地加快了，各種新發明新技術的問世，激勵著人們潛入水底去探索、觀察、記錄和分析大海深處的奧秘。