十七次深潜到海底的上海籍科学家丁抗

地球最深处，有着生命的秘密  ——记十七次深潜到海底的上海籍科学家丁抗
   董纯蕾

    真正的深海，漆黑一片。人们常见的鱼、虾、藻类，只在距离海面200米的范围内才能见到。接下来，便是地球上不能想象的宁静——几千米的深海纹丝不动，而不是表层的喧闹。
    在这浩瀚的黑暗中，偶有海水渗入海底的山脉断裂处，产生沸腾的热液活动，进而促成生命，制造矿藏。占地球表面积近71%的海洋，也许一直在用不为人知的力量，为地球保守着生命最初的秘密。
    近年来，深海正逐渐成为国际科学界的新圣地。不断有来自不同地区不同学科的科学家潜至大洋底部探寻科学奥秘。其中，有一位来自中国上海——丁抗，现任美国明尼苏达大学地质与地球物理系高级研究员。
   
    丁抗是目前世界上具有最多深潜记录的中国人。十年来，17次担任美国“阿尔文”（Alvin）深潜器的深潜科学家，在2000米以下的深海从事科研工作；在“阿尔文”的母船——“亚特兰蒂斯”（Atlantis）科学考察船上，上百次参与海底深潜作业的技术支持。他研制的化学传感器，是迄今为止国际上唯一能在几千米海底原位测定高温热液化学成分的深海装备。
   
1  与“阿尔文”结缘
    帮助丁抗17次潜入海底的“阿尔文”深潜器，是现代深海探测史上最著名的交通工具。这一充满传奇色彩的“深海英雄”服役40多年来，曾4000多次潜入海底。第一代“阿尔文”由美国于上世纪60年代研制成功。现役“阿尔文”最大下潜深度近5000米，能够在高低不平的海底移动自如，既可自由漂浮，也可停留在海底完成科学和工程任务。将于2010年接班的下一代“阿尔文”，可潜至6500米的深度，将足以覆盖全球超过99%的海底。
    丁抗和“阿尔文”的缘分，始于1998年。“我没有学过海洋专业。第一次得到深潜指标时，连深潜器长什么样都不知道。”1988年，丁抗从中科院地球化学研究所博士毕业，国际上关于深海热液的研究刚刚兴起，国内还没有条件开展这方面的研究。怀着对深海热液的浓厚兴趣，丁抗前往美国工作。他所供职的美国明尼苏达大学不靠海，却有一个著名的研究深海热液的高温高压研究室，能模拟深海的化学环境。在美工作十年后，丁抗积累了丰富的实验室研究成果，决心去真正的海底探个究竟。他是取得登上“阿尔文”资格的明州第一人。
    “阿尔文”深潜器每个航次的作业地点和作业任务，会由科学家们竞标而定。“亚特兰蒂斯”科考船载着“阿尔文”前往指定海域。“阿尔文”通常一下水就得持续工作八九个小时。其中，往返各需要2个多小时，用于考察作业的时间大概四五个小时。
   
2  多次担任指挥
    “幽闭症患者，肯定不适合下潜。其他的，我觉得还好，都能应付。”丁抗用幽默的话语形容在深潜器内的感觉。其实，那绝对不是一个舒适的工作环境。直径2米的载人舱内，需容纳3人——1名负责驾驶的潜航员（pilot），2位科学家分别位于左舷（Port）和右舷（Starboard）。位于左舷的，是现场指挥。丁抗在17次下潜中，9次担任左舷。
    进入深潜器，不能穿鞋，也不能束皮带，以免皮带上的金属扣损伤潜器舱盖上的密封圈。深潜器里没有椅子，大家席地坐在垫子上，以隔挡因冷凝形成的水珠。在海底迷失目标，是不时发生的事，无线通讯在水中失效，声波定位又常有误差。“我们可以抽空吃饭，但很少有人敢喝水,因为舱内没有厕所。”
    深潜器内最叫人难受的是，空气中偏低的氧气含量和偏高的二氧化碳。“尽管有专门的二氧化碳清除机器和氧气瓶，但为了防火和节电，我们通常会把二氧化碳维持在一个相当高的浓度。这样一来，舱内氧气含量比海平面低2.5至3个百分点，不少人会头晕，有点慢性二氧化碳中毒的感觉。”
    丁抗的第一次下潜并不顺利。那是1998年6月29日，东北太平洋Endeavour洋脊，到达深度2181米。“在被震撼之前，我有点恐慌。一船人在为你服务，准备工作两年前就开始了。如果下去什么工作都没干成，怎么上来见人？”下潜前一天，丁抗询问也是头一回下潜的贝尔实验室天体物理学家“感受如何”，回答是：下潜后，发现智商低了一半。
    “在水下，我体会到了这句话的确切含义。紧张、头晕，连计算机的操作都会出错。那次下潜，我的目标是Puffer热液喷口，那是一种从海山里斜出来的特殊‘黑烟囱’，要在上面摆放传感器，难度较高。它正面冒着烟，深潜器看不见路，只能从侧面靠近。由于缺乏经验，我们一个劲地用机械手上的传感器往喷口里戳，最后，传感器被砸了个粉碎。”深潜器起吊回收时，丁抗别提有多沮丧。“当时恨不得出点什么事故，把我永远留在海底。大家都那么认真，浪费一个下潜指标，真让人感觉是一种耻辱。”
   
3  最惊险的经历
    “后来，我慢慢知道，在下潜上浮和深海作业的八九个小时里，50%情况下，都会遇到这样那样的故障。每个人都在不断付学费。”每次下水前，一些深潜人员通常一宿难眠，甚至好几个晚上都睡不好觉——他们必须将遭遇任何状况时需要的物件、应对的方法都考虑清楚。
    最惊险的一次，2005年5月21日发生在太平洋加拉帕戈斯（Galapagos）断裂海域“玫瑰蕾”（Rose Bud）热液点“阿尔文”的AT11/27航次4114号下潜中。丁抗在日记中记录道——
    9∶33，发现电源接地症状。症状分为10级信号，表示对外连接电源及信号电缆是否漏水。
    10∶54，发现5级电源接地症状信号，无法隔离。很快，信号超过6级。
    11∶01，1913米,电源接地症状信号稳定在5.5。这几乎就是返航的边界值。
    11∶02，1923米，向水面指挥呼叫：电源接地症状信号已达9级，并且稳定不退！我们开始进入紧急状态。
    11∶16，2329米，潜器的自重力使我们正快速接近海底。然而电源接地症状信号坚挺9级不退。我们此刻距海底仅100多米，没有别的选择，只能全力准备着底了。
    11∶24，2448米，在潜器所有计算机都关闭的情况下，我们安全着底！一场紧张而冷静的战斗开始了。由于关闭了计算机，我们失去了正常运行的依靠。持续不退的9级电源接地症状信号，意味着局势严峻、危险。
    11∶34，再次关闭NAV控制盒，电源接地症状信号依然9级。没有太多的时间了，若再无法消除电源接地症状信号，只得返航。最后，尝试着拔掉了高度计的接线口。电源接地症状信号消除了。再插上接口，异常重现。我们终于确认漏水点。
    11∶49，险情终于排除。我们开始紧张地投入了正常的海底工作。失去了高度计的帮助，无法精确知道潜器和海底的距离，大家十分小心。
    15∶45，“阿尔文”抛弃重载铁块，开始返航上升。我们在底部共工作了4小时21分钟。这简直就是向故障和险情争取来的一次下潜机会。返途中，我们才意识到，为了争时间，一次都没换过舱内二氧化碳清除机的过滤芯。仪表上二氧化碳的读数已达0.8，成倍地超过了安全值。
   
4  原始生物众多
    在丁抗的眼中，深海的美富于变化，有时宛若夜空，繁星熠熠；有时仿佛荒漠，惊现绿洲。最重要的是，那里始终维系着生命的种子。
    “海里最好看的，是那种能发荧光的浮游生物。受到深潜器的刺激，它会发射荧光，在黑暗的海洋中闪闪烁烁，好像夜空里的星星。”
    “若是没有热液喷发，海底其实是一片荒漠。而热液，就好比荒漠中的绿洲。”所谓热液，是海水渗入海底山脉的断裂处，在被岩浆加热的过程中发生化学反应而产生的，它已被测定的最高温度达410℃。当强氧化态的海水和强还原态的热液突然在海底相遇，便给生命的产生提供了新陈代谢所需的能量。于是，围绕着热液，没有阳光和缺少氧气的海底形成了一个稀奇古怪的生物群——管状蠕虫（tubeworm）、大头紫鱼、蚌、白色大螃蟹、用光斑辨别可见光的虾……“只要贴在深潜器的观察窗上，你就可以和热液靠得很近。2500米深的海底热液区，生命几乎比亚马孙河流域还要繁茂。你会由衷赞叹自然之美。”
    1977年，人们在加拉帕戈斯海底首次发现了正在活动的海底热液及与之相伴的生物群，那个地点被命名为“玫瑰园”。25年后，包括丁抗在内的深海科学家重返“玫瑰园”，发现它已消失得无影无踪，被新的玄武岩覆盖，代之而出的是不远处一个小规模的年轻热液生物群，取名“玫瑰蕾”。2005年再访“玫瑰蕾”时，呈现在丁抗眼前的管状蠕虫已不再是待放的花苞，而真是一朵朵盎然的玫瑰了——3年前仅半米高，现在足有2米高。
    “这就是一场海底火山启动的生命系统。地球上的生命也许就是这样过来的。管状蠕虫是很原始的生物，很可能是热液中最先出现的肉眼能够见到的生物。它没有嘴，却仍有心脏，靠生活在体内的微生物从热液及海水中获取养分。以后，才出现那些部分靠体内的微生物、部分靠自己的嘴进食的生物，比如那些白色的蟹。最后是全靠自己嘴巴生活的生物，比如那些鱼，那些吃鱼的人们。我们想弄清楚究竟是热液中的什么成分，使生命诞生、发育。这很可能是地球上宏观生命的原始起点。地球上发生过的几次巨大的生物灭绝事件，都未能够阻止它。”丁抗如是说。
    已经证实的分布在大洋中脊的热液喷口，仍有90%未经考察。今年，丁抗暂时没有出海计划。他这两年在实验室里设计了一种高温高压的光学装置，力图通过实验的方法弄清热液的发光机理。也许，答案就在他的下一次深潜中。地球最深处，有着生命的秘密  ——记十七次深潜到海底的上海籍科学家丁抗
   董纯蕾

    真正的深海，漆黑一片。人们常见的鱼、虾、藻类，只在距离海面200米的范围内才能见到。接下来，便是地球上不能想象的宁静——几千米的深海纹丝不动，而不是表层的喧闹。
    在这浩瀚的黑暗中，偶有海水渗入海底的山脉断裂处，产生沸腾的热液活动，进而促成生命，制造矿藏。占地球表面积近71%的海洋，也许一直在用不为人知的力量，为地球保守着生命最初的秘密。
    近年来，深海正逐渐成为国际科学界的新圣地。不断有来自不同地区不同学科的科学家潜至大洋底部探寻科学奥秘。其中，有一位来自中国上海——丁抗，现任美国明尼苏达大学地质与地球物理系高级研究员。
   
    丁抗是目前世界上具有最多深潜记录的中国人。十年来，17次担任美国“阿尔文”（Alvin）深潜器的深潜科学家，在2000米以下的深海从事科研工作；在“阿尔文”的母船——“亚特兰蒂斯”（Atlantis）科学考察船上，上百次参与海底深潜作业的技术支持。他研制的化学传感器，是迄今为止国际上唯一能在几千米海底原位测定高温热液化学成分的深海装备。
   
1  与“阿尔文”结缘
    帮助丁抗17次潜入海底的“阿尔文”深潜器，是现代深海探测史上最著名的交通工具。这一充满传奇色彩的“深海英雄”服役40多年来，曾4000多次潜入海底。第一代“阿尔文”由美国于上世纪60年代研制成功。现役“阿尔文”最大下潜深度近5000米，能够在高低不平的海底移动自如，既可自由漂浮，也可停留在海底完成科学和工程任务。将于2010年接班的下一代“阿尔文”，可潜至6500米的深度，将足以覆盖全球超过99%的海底。
    丁抗和“阿尔文”的缘分，始于1998年。“我没有学过海洋专业。第一次得到深潜指标时，连深潜器长什么样都不知道。”1988年，丁抗从中科院地球化学研究所博士毕业，国际上关于深海热液的研究刚刚兴起，国内还没有条件开展这方面的研究。怀着对深海热液的浓厚兴趣，丁抗前往美国工作。他所供职的美国明尼苏达大学不靠海，却有一个著名的研究深海热液的高温高压研究室，能模拟深海的化学环境。在美工作十年后，丁抗积累了丰富的实验室研究成果，决心去真正的海底探个究竟。他是取得登上“阿尔文”资格的明州第一人。
    “阿尔文”深潜器每个航次的作业地点和作业任务，会由科学家们竞标而定。“亚特兰蒂斯”科考船载着“阿尔文”前往指定海域。“阿尔文”通常一下水就得持续工作八九个小时。其中，往返各需要2个多小时，用于考察作业的时间大概四五个小时。
   
2  多次担任指挥
    “幽闭症患者，肯定不适合下潜。其他的，我觉得还好，都能应付。”丁抗用幽默的话语形容在深潜器内的感觉。其实，那绝对不是一个舒适的工作环境。直径2米的载人舱内，需容纳3人——1名负责驾驶的潜航员（pilot），2位科学家分别位于左舷（Port）和右舷（Starboard）。位于左舷的，是现场指挥。丁抗在17次下潜中，9次担任左舷。
    进入深潜器，不能穿鞋，也不能束皮带，以免皮带上的金属扣损伤潜器舱盖上的密封圈。深潜器里没有椅子，大家席地坐在垫子上，以隔挡因冷凝形成的水珠。在海底迷失目标，是不时发生的事，无线通讯在水中失效，声波定位又常有误差。“我们可以抽空吃饭，但很少有人敢喝水,因为舱内没有厕所。”
    深潜器内最叫人难受的是，空气中偏低的氧气含量和偏高的二氧化碳。“尽管有专门的二氧化碳清除机器和氧气瓶，但为了防火和节电，我们通常会把二氧化碳维持在一个相当高的浓度。这样一来，舱内氧气含量比海平面低2.5至3个百分点，不少人会头晕，有点慢性二氧化碳中毒的感觉。”
    丁抗的第一次下潜并不顺利。那是1998年6月29日，东北太平洋Endeavour洋脊，到达深度2181米。“在被震撼之前，我有点恐慌。一船人在为你服务，准备工作两年前就开始了。如果下去什么工作都没干成，怎么上来见人？”下潜前一天，丁抗询问也是头一回下潜的贝尔实验室天体物理学家“感受如何”，回答是：下潜后，发现智商低了一半。
    “在水下，我体会到了这句话的确切含义。紧张、头晕，连计算机的操作都会出错。那次下潜，我的目标是Puffer热液喷口，那是一种从海山里斜出来的特殊‘黑烟囱’，要在上面摆放传感器，难度较高。它正面冒着烟，深潜器看不见路，只能从侧面靠近。由于缺乏经验，我们一个劲地用机械手上的传感器往喷口里戳，最后，传感器被砸了个粉碎。”深潜器起吊回收时，丁抗别提有多沮丧。“当时恨不得出点什么事故，把我永远留在海底。大家都那么认真，浪费一个下潜指标，真让人感觉是一种耻辱。”
   
3  最惊险的经历
    “后来，我慢慢知道，在下潜上浮和深海作业的八九个小时里，50%情况下，都会遇到这样那样的故障。每个人都在不断付学费。”每次下水前，一些深潜人员通常一宿难眠，甚至好几个晚上都睡不好觉——他们必须将遭遇任何状况时需要的物件、应对的方法都考虑清楚。
    最惊险的一次，2005年5月21日发生在太平洋加拉帕戈斯（Galapagos）断裂海域“玫瑰蕾”（Rose Bud）热液点“阿尔文”的AT11/27航次4114号下潜中。丁抗在日记中记录道——
    9∶33，发现电源接地症状。症状分为10级信号，表示对外连接电源及信号电缆是否漏水。
    10∶54，发现5级电源接地症状信号，无法隔离。很快，信号超过6级。
    11∶01，1913米,电源接地症状信号稳定在5.5。这几乎就是返航的边界值。
    11∶02，1923米，向水面指挥呼叫：电源接地症状信号已达9级，并且稳定不退！我们开始进入紧急状态。
    11∶16，2329米，潜器的自重力使我们正快速接近海底。然而电源接地症状信号坚挺9级不退。我们此刻距海底仅100多米，没有别的选择，只能全力准备着底了。
    11∶24，2448米，在潜器所有计算机都关闭的情况下，我们安全着底！一场紧张而冷静的战斗开始了。由于关闭了计算机，我们失去了正常运行的依靠。持续不退的9级电源接地症状信号，意味着局势严峻、危险。
    11∶34，再次关闭NAV控制盒，电源接地症状信号依然9级。没有太多的时间了，若再无法消除电源接地症状信号，只得返航。最后，尝试着拔掉了高度计的接线口。电源接地症状信号消除了。再插上接口，异常重现。我们终于确认漏水点。
    11∶49，险情终于排除。我们开始紧张地投入了正常的海底工作。失去了高度计的帮助，无法精确知道潜器和海底的距离，大家十分小心。
    15∶45，“阿尔文”抛弃重载铁块，开始返航上升。我们在底部共工作了4小时21分钟。这简直就是向故障和险情争取来的一次下潜机会。返途中，我们才意识到，为了争时间，一次都没换过舱内二氧化碳清除机的过滤芯。仪表上二氧化碳的读数已达0.8，成倍地超过了安全值。
   
4  原始生物众多
    在丁抗的眼中，深海的美富于变化，有时宛若夜空，繁星熠熠；有时仿佛荒漠，惊现绿洲。最重要的是，那里始终维系着生命的种子。
    “海里最好看的，是那种能发荧光的浮游生物。受到深潜器的刺激，它会发射荧光，在黑暗的海洋中闪闪烁烁，好像夜空里的星星。”
    “若是没有热液喷发，海底其实是一片荒漠。而热液，就好比荒漠中的绿洲。”所谓热液，是海水渗入海底山脉的断裂处，在被岩浆加热的过程中发生化学反应而产生的，它已被测定的最高温度达410℃。当强氧化态的海水和强还原态的热液突然在海底相遇，便给生命的产生提供了新陈代谢所需的能量。于是，围绕着热液，没有阳光和缺少氧气的海底形成了一个稀奇古怪的生物群——管状蠕虫（tubeworm）、大头紫鱼、蚌、白色大螃蟹、用光斑辨别可见光的虾……“只要贴在深潜器的观察窗上，你就可以和热液靠得很近。2500米深的海底热液区，生命几乎比亚马孙河流域还要繁茂。你会由衷赞叹自然之美。”
    1977年，人们在加拉帕戈斯海底首次发现了正在活动的海底热液及与之相伴的生物群，那个地点被命名为“玫瑰园”。25年后，包括丁抗在内的深海科学家重返“玫瑰园”，发现它已消失得无影无踪，被新的玄武岩覆盖，代之而出的是不远处一个小规模的年轻热液生物群，取名“玫瑰蕾”。2005年再访“玫瑰蕾”时，呈现在丁抗眼前的管状蠕虫已不再是待放的花苞，而真是一朵朵盎然的玫瑰了——3年前仅半米高，现在足有2米高。
    “这就是一场海底火山启动的生命系统。地球上的生命也许就是这样过来的。管状蠕虫是很原始的生物，很可能是热液中最先出现的肉眼能够见到的生物。它没有嘴，却仍有心脏，靠生活在体内的微生物从热液及海水中获取养分。以后，才出现那些部分靠体内的微生物、部分靠自己的嘴进食的生物，比如那些白色的蟹。最后是全靠自己嘴巴生活的生物，比如那些鱼，那些吃鱼的人们。我们想弄清楚究竟是热液中的什么成分，使生命诞生、发育。这很可能是地球上宏观生命的原始起点。地球上发生过的几次巨大的生物灭绝事件，都未能够阻止它。”丁抗如是说。
    已经证实的分布在大洋中脊的热液喷口，仍有90%未经考察。今年，丁抗暂时没有出海计划。他这两年在实验室里设计了一种高温高压的光学装置，力图通过实验的方法弄清热液的发光机理。也许，答案就在他的下一次深潜中。