深海：世界尽头与冷酷仙境

不得再前

在15世纪以前，远洋一直被视为人类文明无法触及的未知之地，是世界的尽头。

在欧洲，直布罗陀海峡是地中海联通大西洋的门户。据说在直布罗陀海峡口的岩崖上，曾刻有一句拉丁文箴言“不得再前”（Nec Plus Ultra），用来警告航行者前方危险、到此止步。直到16世纪才由西班牙国王、神圣罗马帝国的皇帝查理五世改为“继续向前”（Plus Ultra）并刻在塞尔维亚市政厅的外墙上，鼓励航海家远洋探险，寻找财富。

后来的故事大家都知道，葡萄牙航海家麦哲伦1519年率领船队从西班牙的圣卢卡·德·巴拉梅达港口出发，历时三年实现了首次环球航行，开启了大航海时代的序幕。正是从麦哲伦开始，人类第一次知道了陆地和海洋的大致轮廓，而且知道了所有的大洋都是相互连通的。我们终于对自己居住的星球有了大致准确的了解。

但对于深海，甚至海到底有多深，却经历了更为漫长艰辛的探索历程。麦哲伦的船队中有一位来自意大利的书记官安东尼奥·皮加费塔，得益于他相对中立的视角和细腻详尽的笔触，航行过程中几乎所有的重大事件全都被记录了下来。据记载，1521年麦哲伦航行到太平洋中部时，曾命人把一根731米长的绳子系上炮弹壳掷入海中，却完全够不着底，于是他声称深海真的是没有底的。

其实深海没有底是一个从古希腊人开始就坚信的传统观念，英文里深海（Abyssal sea）一词的词源就来自于希腊文的“无底”（abyssos），由否定前缀a-和byssos（底）组成，意为“无底洞”。甚至还有人指出，在世界上现存最古老的书面语言苏美尔语中也有一个类似的词Abzu（亦称Apsu，意为原初之神），也有“深渊”与“原始之海”的意思。

海到底有多深

海到底有多深这个问题得到初步解答，要等到19世纪70年代英国皇家海军“挑战者”号（HMS Challenger）的海洋考察后。

许多人认为英国皇家海军“挑战者”号1872年至1876年的航行是第一次真正意义上的海洋探险，整个航程持续了1000天，超过12.5万千米。在出发之前，科研人员非常有远见地将大量的绳子带到船上，用来测量海洋的最深处，并最终在1875年于太平洋的马里亚纳海沟测到了8230米的海洋最深记录。虽然这次记录终于初步探明海洋究竟有多深，但是精度却远远不够。

真正得到确切的海深数据则是依靠20世纪声波探测技术，海水中的声速约为1500米/秒，测量一万米的水深也只需要十几秒钟，因此声波测深技术实现了从“有线”到“无线”的跨越，为探明全球海底地形和海洋深度提供了可能性。随后的单波束测深、多波束条带测绘以及卫星测高等技术的应用，更是大幅度提升了海底测深和海底地形测绘的准确度。

如今，海底最深处是深度达11032米的马里亚纳海沟，这已经成为人尽皆知的科普知识，其中却浸透着世界各国几代科研人员的卓绝付出。

极端生命的伊甸园

海洋学家通常把海洋划分为三大区域：海平面至海平面以下200米的水域称为浅海区；200米至1000米之间是弱光区；1000米以下通称为深海区。在1000米以下，海水温度急剧下降，虽然不像博物学家弗朗索瓦·佩龙所判断的那样终年冰封，但也仅能维持在1℃至3.6℃。而每增加10米水深，就会增加约一个大气压。在海洋深处，海水的压力可达每平方厘米1116千克，如此巨大的压力，相当于在脚趾甲盖上放了一头大象。

在漫长的地质年代里，海底保存了大量的浮游微体生物和超微生物死亡后的遗骸，此外还有沙尘沉积、火山灰、冰山载运的碎屑以及宇宙尘埃等物质，它们被统称为“海底沉积物”。这些沉积物构成了海底生物的食物来源之一，形成了一条与陆地和浅海区域完全不同的黑暗食物链。

处于这条黑暗食物链底端的是一些在深海环境中广泛存在着的嗜酸、嗜碱、嗜盐微生物。它们通常耐高压（500大气压以上）、耐高温（120℃以上）或低温（0℃以下），如氧化硫细菌，它们利用海底热液中的无机化合物的化学能，把二氧化碳转变成能够形成糖和碳水化合物的有机分子，以供养各类动物，因此氧化硫细菌被认为是深海热液活动区的初级生产力。除此之外，还有利用和这些细菌共生来生长繁衍的管状蠕虫。

在它们之上，是各种以它们为食的软体动物，最后才是以吃软体动物为生的各种奇形怪状的鱼类。实际上，这些处于这条黑暗食物链顶端的生物，也造就了一身非凡的本领。比如深海里许多鱼类的代谢率特别是耗氧量通常很低，为相近的浅海鱼类的百分之一。较低的代谢率使它们的寿命更长，从而更适宜在恶劣的环境中生存。

除此之外，它们还有着独特的生存策略，简单来说可以总结为两点：体型大和会发光。之所以需要较大的体型，是因为在深海中食物匮乏，所以觅食很不容易，只有能一次大量进食并经受长时间饥饿的考验，还有能力频繁通过长距离移动来寻找下一次觅食机会的生物才能获得生存的机会。

而发光则是为了惊吓敌害、诱捕食物，或者是为了找到同伴、吸引异性。全世界的大洋平均深度为3700米，海洋95%的区域都处于“永久的黑暗”里。深海生物发出的点点荧光，如同夜空中的星星，点缀着这个极端生命的伊甸园。

地球生命的摇篮

如果再向前追溯，深海这个如今黑暗而寒冷的秘密花园，还曾经是地球上最初生命形成的摇篮。近年来，越来越多的研究指出，海底热液喷口周围的特殊环境才能更好地解释地球生命萌芽的秘密。

1977年至1979年，美国“阿尔文”号（Alvin）深潜器两次潜入东太平洋中隆2500米深处的加拉帕哥斯裂谷，发现了正在喷出热液的“黑烟囱”和独特的热液生物群。因为海底热液喷口就像一座座冒出黑烟的高塔，因此被称为“黑烟囱”。深海热液通常与海底岩浆活动有关，是一种海水被加热并与岩浆中挥发性物质一起喷出海底所形成的地质现象，热液温度可达三四百摄氏度，热液流体的喷发不仅向海洋释放热量，还带来了很多还原态的锌、铜、铅、锰和铁等金属离子和硫化氢、甲烷和氢气等气体成分。

深海热液喷口微生物所在的生存环境被认为与地球形成早期的环境十分相似。距今42亿年前，覆盖地球表层的海洋已经形成，由于此时地质活动频繁，热液喷口在海底普遍存在。洋壳深部的持续循环使得这里形成明显的化学浓度梯度和水温变化梯度，再加上有机化学反应所需要的催化剂——高浓度还原态金属离子，使得这里的环境非常有利于小分子的有机化合物脱水聚合成有机高分子化合物。而且这里狭小的空间尺度还可以大大缩短生命演化的时间。

最关键的是，科学家们还根据基因测序，勾勒出地球上所有生物的“生命进化树”。他们发现，位于“进化树”根部、代表着地球上所有生物“共同祖先”的微生物，绝大多数是从海底热液环境中分离得到的超嗜热古菌。它们的平均最佳生长温度超过80℃，能够利用热液喷口周围环境中的各种无机化学反应所释放出来的能量维系自身的生命活动，进而支撑整个生态系统的繁荣。这些微生物完全能够适应远古海洋苛刻的环境条件，是揭示生命起源秘密的关键线索。

沧海桑田

人们常用“沧海桑田”一词来表达事物在漫长的时间跨度下发生了巨变，就像人类的文明用文字薪火相传，地球的变迁则是被记录在海底洋壳的变化中。地球的地质变迁就像一本无字的天书，等待着人类去破解。

从16世纪的荷兰地图学家奥特利乌斯到17世纪英国学者弗兰西斯·培根，再到提出了“大陆漂移说”的德国科学家阿尔弗雷德·魏格纳，他们都抓住了这本无字天书的第一条线索，大西洋两侧海岸线的相似性。

20世纪70年代，美国科学家布鲁斯·希森和玛丽·萨普经过数十年的合作，完成了世界上第一幅完整的世界海底全景图。也正是玛丽·萨普的发现——大西洋中脊的存在，成为证明海底扩张学说，继而支撑板块构造学说的关键证据。

现在我们已经知道，这条洋中脊向北一直延伸到北冰洋，总长超过6万千米，是海底扩张、洋壳产生的起点。板块学说成功的关键，是在深海海底发现了新洋壳在洋中脊产生的同时，老洋壳在俯冲带消失，洋壳的年龄向东西两边逐渐增长，这一过程就证明了海底在扩张。

当然，板块不仅包含地壳，而是整个岩石圈（上部是地壳，下部是地幔的顶层，上地幔的顶部和地壳都是刚性的石头，合在一起组成60至120千米厚的岩石圈）在软流圈上“漂”。软流圈因为高温高压的作用，能够以半黏性的状态缓慢流动，是扩张中的海底使大洋岩石圈向东西两侧拓展，把大陆岩石圈推开，最终表现为“板块运动”。

海洋没有剧本

对于深海有着深深迷恋，在好莱坞电影《阿凡达2》中利用3D技术打造奇幻海底世界的导演卡梅隆曾经说过这样一段话：“当你在制作影片时，每个人都读过剧本，因此你很清楚接下来会发生什么。而当你进行探索时，大自然没有剧本，海洋没有剧本，因此没有人知道接下来会发生什么。”

“海洋没有剧本”这句话也同样适用于人类对于深海的探索之旅。1977年和1979年，美国“阿尔文”号深潜器的两次下潜就是有趣的例证。1977年，“阿尔文”号深潜器第一次深海考察原本是地质学家们寻找深海热液的航程，却意外发现了包括管状蠕虫在内的深海热液生物群。等到1979年“阿尔文”号深潜器进行第二次深海考察时，搭载的是希望进一步采样研究深海热液生物群的生物学家们，这才发现了上一次航程真正的目标，高达2米的深海“黑烟囱”——热液喷口。

但更多的时候，“海洋没有剧本”意味着，面对海洋，人类需要不断挑战未知与极限。有人这样总结道，人类水下探索的历史，是由那些试图潜入深海的人的骸骨铸成的。早在古希腊时期，亚里士多德曾提出，将人放在一个巨大的罐子里，然后将罐子倒转后沉入水下，潜水员依靠储存罐内的空气短暂补氧，就能维持水下活动。自此以后，人类不断尝试，设计出各种潜水装置，但大多数情况下，实验者仍会受伤甚至身亡。

但是危险并没有阻止人类继续尝试。如今，海洋深潜器已经成为人类在深海领域“开疆拓土”的利器。从大名鼎鼎的美国“阿尔文”号，到法国“鹦鹉螺”号，日本“深海2000”号，再到俄罗斯的“和平”号，中国的“蛟龙”号和“奋斗者”号，人类的步伐一次又一次地向世界尽头进发，带上所有期盼和好奇的目光，领略海底世界那冷酷仙境般的幽暗与神秘。