深海采礦計劃的海上試驗

編譯 陳軼翔

探索未知的深海世界，科學家需要邊做邊找答案。

在富含金屬結核的克拉里昂-克利珀頓區（CCZ）海域，有一種?？麪畹拇贪麆游锿现?米長的觸須

有時候水手們的神話并不遙遠：深海里真的充滿了寶藏和最奇怪的生物。幾十年來，一種富含貴重金屬、土豆般大小的結核沉積在黑暗的深海海底，吸引著頗有遠見的企業家們，同時又使工程師們面臨著挑戰。但不久，這種情況可能會發生改變，屆時將對一臺巴士大小的機器進行首次深海測試，該機器的設計初衷是將這些結核吸走。

這項試驗由比利時疏浚巨頭DEME集團的子公司“全球海洋礦產資源公司”（GSR）負責，將在東太平洋的克拉里昂-克利珀頓區（CCZ）的國際水域進行。CCZ位于墨西哥和夏威夷之間，盛產富含貴金屬的結核?！芭了醽?號海底采集器”被拴在浮在海面4千米的一艘船上，當它沿著一條400米長的狹長地帶來回走動時，將試圖通過四個真空吸塵器來吸收這些結核。

生態學家擔心這一“尋寶活動”會對生活在結核附近脆弱的深海生物造成影響，于是他們也有所行動。一個獨立的科學家團隊搭乘德國R/V Sonne號艦艇，將陪同GSR的艦艇，監測“帕塔尼亞2號”探測收集活動引發的影響。美國地質調查局的海洋地質學家詹姆斯·海因（James Hein）表示：“這項由歐洲資助的名為‘采礦對環境影響’的項目將為海底采礦的監管規定提供依據。因而，這項工作至關重要?！?/p>

自20世紀70年代以來，人們對深海采礦的興趣就隨著大宗商品價格的漲跌而消長。十年前，一些公司專注于硫化物的開采。硫化物是一種富含銅的礦床，由富含礦物質的熱水從熱液噴口噴涌而出。但是，在巴布亞新幾內亞海域開采硫化物的計劃遭到了反對，因為這些噴口既稀少又脆弱，而且它們孕育著不同尋常的生命形式。馬里蘭州圣邁克爾斯的Blackbeard Biologic咨詢公司追蹤該行業的深海生態學家安德魯·泰勒（Andrew Thaler）說：“它們是非常奇特的生態系統。因此，從政治上講，獲得采礦許可證會愈加困難?！?/p>

然而，這些金屬結核儲量豐富，富含鈷。鈷是一種昂貴的金屬，是很多電子產品中不可缺少的，目前在剛果民主共和國的森林中開采，但這是一個沖突地帶。如果地球上從來沒有開采過鈷，而你必須選擇一個開采地——在這個沖突地帶和海床之間做出選擇，泰勒說：“你肯定會毫不猶豫地選擇海床?！边@些金屬結核形成于深海平原——那里的沉積速率很低，使得溶解在海水中的金屬化合物在數百萬年的時間里形成結核，就像鯊魚的牙齒或巖石一樣。緬因州東布斯灣畢格羅海洋科學實驗室的地質微生物學家貝絲·奧卡特（Beth Orcutt）表示，微生物有助于金屬結核的形成，而這些微生物依賴從地表漂流下來的營養物質。

CCZ是形成結核的理想場所，據估計它含有270億噸的礦石。但它的深海平原也充滿了各種奇異的生命。夏威夷大學的底棲生態學家克雷格·史密斯（Craig Smith）曾幫助指導CCZ的生物調查，在一次研究中，發現在僅僅30平方公里內就生活著330個物種，其中超過2/3是科學上的新物種。例如，在CCZ棲息著一種巨型魷魚蠕蟲，類似裝飾圣誕樹的食肉海綿，研究人員稱之為橡皮泥松鼠的黃綠色海參，以及比以往任何時候種類都多的鋼毛蟲。史密斯說：“我非常驚訝，因為在CCZ棲息的生物如此之多，以致其生物多樣性方面是首屈一指的。”

采礦可能會對這些生態系統產生持久的影響。2015年，“采礦對環境影響”項目的科學家們調查了20世紀80年代在秘魯海域進行的一項實驗的現場。在該實驗中，一輛小型雪橇被拉到海底，模擬采集金屬結核。“采礦對環境影響”項目的科學家之一、德國不來梅雅各布大學的地球化學家安德里亞·科斯欽斯基（Andrea Koschinsky）說：“已經過去30年了，但這場‘騷亂’就像發生在昨天?！痹贑CZ的小規模采集試驗現場，亦發現類似的情況。德國基爾海洋研究中心的海洋地質學家詹斯·格雷諾特（Jens Greinert）表示，采集器經過的地方，生物將會消失。很多濾食性生物，比如珊瑚和海綿，它們就生活在金屬結核上。伴隨采集，它們會被吸走，而這是無法逆轉的。”

這樣的擔憂使得很多環保人士對深海開采持謹慎態度。包括聯合國海洋問題特使彼得·湯姆森（Peter Thomson）在內的一些人正在考慮是否應該執行長達10年的“預防性暫?！贝胧?。英國?？巳卮髮W的海洋生態學家克斯滕·湯普森（Kirsten Thompson）說：“似乎有兩個對立的議程。”

GSR拒絕在試驗結束前置評，但其他因素可能會將CCZ的商業運營推遲至下個十年。首先，在國際水域采礦的法律框架是不確定的。盡管聯合國國際海底管理局已批準了勘探合同，但同時它仍在起草管理商業運作和限制環境破壞的規則，這些規則可能到2021年才會生效。另一方面，有史以來在深海測試過的最先進的采礦設備——采集器——可能無法按期工作。泰勒說：“當你在大海里運用一項新技術時，大海往往會把它直接作用在你身上?！?/p>

為了評估生態系統的風險，R/V Sonne號艦艇上的科學家們已經在CCZ海域巡邏，收集基線數據。之后不久，R/V Sonne號將與GSR的船艦會合，在幾周內，這兩艘相距約400米的船只將在GSR與聯合國簽訂勘探合同的兩個地區進行測試。在每次測試之前，R/V Sonne號將花費近3天的時間，通過利用一個遠程操作的潛水器（ROV）將60多個傳感器（包括雷達、聲吶和攝像機）送到海底。格雷諾特說：“這有點像玩俄羅斯方塊?！?/p>

這些傳感器將專注于采集器激起的沉積物羽流。CCZ的水域是世界上最清澈的水域之一，長期以來，科學家們一直擔心采礦會使一大片厚厚的淤泥散開，對距離采礦區較遠的生命造成傷害。然而，科斯欽斯基表示，最近的實驗表明，大部分泥沙顆粒會聚集在一起，并在一兩公里內脫落，但是一層更細的納米顆?？赡軙U散得更遠。

隨著采集器的推進，ROV和一個自主型深海機器人將跟隨其后，捕捉近景和遠景。在長達400米的采集場的盡頭，采集器將把采集到的結核堆積起來。（這款原型機沒有將結核運送到海面的系統。）在工作完成后，傳感器將繼續對羽流進行為期4天的監測。

盡管環保主義者可能會忍不住去譴責任何深海采礦，即使是如此小規模的試驗，但杜克大學的深海生物學家辛迪·范多佛（Cindy Van Dover）認為，GSR愿意與科學家合作，就應該受到贊揚。“我想對他們說：好樣的！我們需要邊做邊找到答案?！比欢?，考慮到此次試驗的范圍有限，而且對深海生命了解非常有限，她懷疑究竟能否解決對她來說最緊迫的問題：“我們如何知道我們搞砸了！”