以科技创新驱动蓝色未来

2025-04-02 15:54:24 来源：科技日报

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海洋覆盖了全球70%以上的面积，但目前只有5%的区域被人类探明。海洋科学日益成为推动全球可持续发展的重要引擎，如何更好地探索海洋、保护海洋、利用海洋，成为科学家必须面对的重要课题。

日前，在2025中关村论坛年会海洋科学与发展平行论坛上，围绕“推动海洋科学发展、共促国际合作交流”主题，中外科学家聚焦深海生态、碳汇机制、地质演化与国际合作等前沿议题，分享最新研究成果与合作实践，呼吁深化拓展国际科技合作，共同促进海洋可持续发展。

我国海洋科学研究取得重大成果

“目前海洋只有5%的区域被人类探明。”科学技术部党组成员、秘书长潘晓东致辞时说，“近年来，我国加强海洋基础研究和海洋科学装备研发，取得了一批具有国际影响力的重大成果。我国研制成功‘奋斗者’号全海深载人深潜器、‘海斗一号’无人潜水器，‘雪龙2’号极地科考船、‘梦想’号大洋钻探船等，极大提升了中国深远海科学研究和探测能力，拓展了海洋科学研究的新领域。”

不仅如此，我国通过实施海洋负排放国际大科学计划，成功发起或牵头实施数字化深海典型生境、全球深渊深潜探索等大科学计划，推动新一轮国际大洋钻探计划，一大批中国学者逐步走上国际舞台。

潘晓东表示，下一步，要强化海洋科技创新的顶层设计和总体谋划，大力支持海洋基础研究，加快关键核心技术攻关，推进海洋科技成果转化应用，深化海洋领域国际科技交流合作，为认识海洋、开发海洋、保护海洋提供强有力科技支撑。

国家自然科学基金委员会党组成员、副主任兰玉杰指出，海洋科学正加速迈入大科学时代。国家自然科学基金委将进一步加强基础研究布局，推动青年人才培养和多学科协同，深化国际大科学计划与联合攻关，推动全球海洋治理体系变革。

探索深渊需把实验室“搬到”海底

众所周知，上世纪70年代，著名的美国载人潜水器阿尔文对于海底的热液烟囱以及热液极端生命的发现，可谓震惊世界。这一发现，极大拓展了人类特别是科学界对地球上极端生命的认知。不过，地球上还存在着比深海热液更加极端的环境——超过6000米的深渊区域。相比热液而言，深渊有更高的极端的静水压力，也有着更加活跃的地质活动。

那么，万米深渊海底，是否是生命禁区？

中国科学院深海科学与工程研究所研究员杜梦然给出了否定答案。“随着深渊调查的开展，我们发现并非如此。深渊生命在这里练就出十八般武艺，适应极高端的压力，以及这里不太稳定的地质环境。”刚从南半球咆哮西风带的航次回来，杜梦然很开心能在平静的地面分享交流相关研究。

中国对于深海深渊的探索从未停止脚步。在科学技术部支持下，经过十余年努力，我国先后研发出三代载人潜水器——7000米级的“蛟龙”号、4500米级的“深海勇士”号以及万米级的“奋斗者”号。

2022年中国科学院部署启动“全球深渊深潜探索计划”。截至2024年底，我国科学家已完成8条全球主要海沟深渊的载人深潜科考，创造多项世界载人深潜作业和科考新纪录。

“随着不断进入深渊，我们发现传统的海洋调查方式尤其是把样品取样带回实验室分析的方式，已经无法满足对这种极端条件下生命过程进行研究的需求。因此，我们决定把实验室‘搬到’海底去。”杜梦然解释说，目前，科研人员能在深渊深海原位实现关键溶解气体和衡量金属的分析，也能通过把探针插到沉积物之下，获得关键化学参数的剖面。科研人员也能进一步在深渊万米的原位进行同位素示踪试验，帮助人类认识有机质降解碳的动力学机制。

除了这些研究需求外，杜梦然开展的另一项工作是给载人潜水器安装上一个智能大脑。以往下潜依赖于下潜科学家的经验，来识别一个未知环境的生物或地质目标。如今通过大数据训练，就能让任何背景的科学家在下潜过程中，都能认识到未知海域所蕴藏着哪些全新的、未知的生命和地质目标。

“我们研制了一套能长期驻留在深海深渊海底的原位实验室。它可以在深海深渊底部驻留半年以上，自带电源可根据预设程序进行自主实验。它也可以根据所携带的传感器获得的参数来智能调节实验，以满足长周期生物地球化学研究的需求。”杜梦然说。

深海开发和生态保护并非相互冲突

向海深更深处进发，是为了更好地了解海洋、经略海洋。不过，深海也面临着来自于自然和人类的双重挑战。

“全球增温可能带来海水的酸化，这种增温和酸化如何向深海挺进、已经到了什么程度依然是未知的问题。”中国工程院院士、自然资源部第二海洋研究所研究员李家彪坦陈，在全球能源转型的重要阶段，我们可能无法避免开发深海资源。

需要指出的是，深海是锰、钴、镍等重要的金属元素富存区域，但开采深海资源可能带来巨大的环境挑战，噪声、光污染以及废水、尾矿的排放等都是人类要特别关注问题。

“如何在保护海洋和开发海洋之间保持一个平衡，是我们关注的焦点。”中国海洋大学教授陈旭光说，深海蕴藏着几千亿吨的矿产资源，它既是人类可持续发展的新支点，也是全人类共同的财富。

目前，世界各国竞相在深海采矿工程技术装备领域取得突破，许多国家已初步掌握了完整的深海采矿技术装备体系，也有不少国家已完成原位的海试。在这个过程中，中国从跟跑到并跑，先后研发了多款代表性的深海采矿技术装备，为深海采矿贡献出中国方案。

在深海采矿不断走向商业化的过程中，生境保护成为大家最关心，也是最关键的问题。“在这个过程中，中国将环境保护视为最核心的责任，通过制定规章制度、研发环境保护技术装备等，来探索深海开发与生态平衡之间的可持续发展路径。”长期从事深海矿产开发和海洋环境保护的陈旭光坚信，深海开发和生态保护绝对不是相互冲突、相互制约的，相反，两者是深度融合、相互增益的共生关系。

比如，在深海矿产开发过程中，科研人员可以让二氧化碳更好地封存在深海海底，来实现二氧化碳的深海封存，从而助力全球的碳减排计划。与此同时，深海采矿水下装备也可以支撑环境监测保护装备的研发和稳定运行……这些一举多得的开发理念，正是深海矿产开发赋能海洋环境保护的集中体现。

值得关注的是，科研人员还借助深海采矿的轮船、管缆和矿车系统，将液态二氧化碳从水面输送至海底，让它作为海洋矿产开发的留存介质。这样在保持深海矿产开发高效率的同时，能让二氧化碳形成稳定的水合物附存灾害地。这样就使深海矿产开发和深海碳封存的协同并进、共同发展。

不过，深海的作业扰动有可能形成大规模的羽状流。这些羽状流可能会生成扩散，威胁生态环境。“鉴于深海采矿可能引发的生态危险，我们从绿色藻类中提取成分，它可以和羽状流的细小颗粒快速地蓄积成团，形成大量的絮团快速地沉积到海底。”陈旭光解释说，这样就能制约减缓海底产生的羽状流对海底生态的危险和威胁，抑制深海采矿对海底生态的威胁，让海底告别类似于雾霾的威胁，守护海底生态。陈旭光透露，相关工作已经通过“蛟龙”号在海底原位进行了海试验证。

合作是科学发展的底色

“人类要破解共同发展难题，比以往任何时候都更加需要国际合作和开放共享。”兰玉杰介绍，国家自然科学基金委员会已与54个国家和地区的106家科研支持机构签订了合作协议，国际合作网络覆盖全球，并设立面向全球的科学研究基金，持续推动联合国“海洋十年”和中国大洋钻探国际合作计划，在深海动力学、海洋碳循环等领域取得突破性进展，形成了全球首个万米海深的海洋生态系统图谱等。

合作是科学发展的底色，交流是科技进步的桥梁。深海生境的探索更是如此。李家彪说，在深海生境空间里，可能有100万个新物种会被发现。从最近几次深潜获得的新物种来看，他认为这种估算并不夸张。

深海生境大多在海平面4500米以下，是人类目前对海洋环境认知最少的区域。基于此，2023年，我国在联合国框架下发起首个深海生境领域大科学计划——数字化深海典型生境大科学计划，面向全球开放。未来10年，该计划将聚焦深海生境中最易受到人类活动和全球变化扰动的部分，包括海山、洋中脊、海沟、深海平原和极地，提升对深海典型生境的观测、模拟和制图能力，将利用先进技术开展深海科考，构建智能观测系统，促进数据和样品的共享。

李家彪解释说，这个项目是希望推动对深海不同生境的认知发展，以及探索发展深海生境的新技术。简单来说，该项目是帮助人类理解在自然和人类的影响下，深海生境的韧性和脆弱性在哪里。

如同李家彪所言，开展数字化深海典型生境大科学计划，单一的研究机构、单一的国家很难完成，必须要构建一个全球网络。目前，有比较多的国家和区域参与这项工作。

杜梦然以刚完成的中国-新西兰普伊斯哥海沟载人深潜联合科考为例，分享了全球海洋治理的感受。

这个航次有来自新西兰、德国、法国、丹麦、巴西等8个国家参与。科考团队在极恶劣海况下完成32个潜次任务，创造了75小时5潜次的中国载人深潜新纪录，观察到了大量新奇的生命和地质现象，采集了一批珍贵的深渊样品。

“下一步还需要进一步扩大我们的‘朋友圈’，让更多国家、科学家一起系统性地开展全球37条深渊的研究，去破解深渊的地质环境和生命演化之谜。”杜梦然说道。

论坛由科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市人民政府共同主办，邀请了李家彪，联合国教科文组织政府间海洋学委员会非洲和邻近岛屿国家分委会主席库阿迪奥·阿菲安，中国科学院院士、厦门大学教授戴民汉，欧洲大洋钻探研究联盟主席吉尔伯特·卡莫因，中国科学院深海科学与工程研究所副所长、研究员彭晓彤和全俄世界海洋地质与矿产资源研究所副所长格尔曼·莱钦科夫作主旨报告。中国科学院院士、同济大学教授翦知湣主持青年圆桌会谈，邀请来自中国、意大利、日本、泰国等的青年科学家围绕“纵论海洋未来，共创蓝色星球”进行交流研讨。国务院有关部门和全国涉海省份科技管理部门、高校和科研机构等200余位代表参加论坛。