叩问地球深层的探索——大洋科学考察船

撰文/孙洁

叩问地球深层的探索
——大洋科学考察船

撰文/孙洁

「“挑战者”号科学考察船开创了一种有系统有目标的近代海洋科学考察方式，为地球科学带来了一场革命。」

“挑战者”号是一艘典型的三桅蒸汽动力帆船，船长68.9米，船载量2300吨级，由皇家海军军舰改装而成。在爱丁堡大学的查尔斯·汤姆森的提请下，伦敦皇家学会从英国皇家海军那里获得了“挑战者”号的使用权。并于1872年进行了对船只的改造，目的是使“挑战者”号更适用于科学考察工作。完成改造后的“挑战者”号，拥有独立的自然和化学实验室。这为接下去的科考活动以及后来所取得的成果，打下了良好的基础。

有系统、有目标的近代海洋科学考察，是由“挑战者”号科学考察船创始的。1872—1876年间，英国皇家学会组织了第一次环球海洋考察活动。这次科考活动总共历时3年5个月，考察范围包括大西洋、太平洋和印度洋。1872年12月21日，由乔治·奈尔斯指挥的“挑战者”号载着243名船员、6位科学家，从英国的朴茨茅斯启程，开始了长时间的环球海洋考察活动。查尔斯·汤姆森亲自负责科学监督，“挑战者”号为进行测量和探索总共航行了127584千米。

在这次考察活动中，科学家首次使用颠倒温度计测量了海洋深层水温及其季节变化；测得了调查区域的地磁和水深情况；采集了大量海洋动植物标本和海水、海底底质样品，验证了海水主要成分比值的恒定性原则，编制了第一幅世界大洋沉积物分布图等等。

经过1606天不间断的考察，713天的海上航行，“挑战者”号于1876年5月24日回到了汉普郡的斯彼特海德海峡。在它长达127584千米的旅程中,一共进行了492次深海探通、133次海底挖掘、151次开阔水面拖网以及263次连续的水温测定，并发现了约4717种海洋新物种。

这次科学考察的成果被收入50卷计2.95万页的《1873—1876年间英国舰队挑战者号进行探索性航海科学结论的报告》。负责管理这次出版发行的海洋学家约翰·默里，把这份报告描述为“自十五、十六世纪的著名发现后，对我们星球的了解上最伟大的进步”。即使到了现在，“挑战者”号那次科学考察的成果仍被英国各地的多个海洋协会所保存。

“挑战者”号的科学考察成果极大地丰富了人们对海洋的认识，为海洋物理学、海洋化学、海洋生物学和海洋地质学的建立和发展奠定了基础。此后，德国、俄国、挪威、美国等许多国家，都相继派遣了各自的调查船进行环球或区域性海洋探索性航行调查。

「“决心”号这名字是为了纪念，这是一艘兼具着海洋考察的探索精神，以及冒险精神的科学考察船。」

“决心”号是大洋钻探计划以及综合大洋钻探计划中所使用的一艘钻探船。是美国Sedco公司和英国石油公司所属的一艘商用石油勘探船，经过改装后供大洋钻探计划使用。“决心”号的全称是“乔迪斯·决心”号，名称中的“乔迪斯”指的是“地球深部取样海洋研究机构联合体”，简称为“JOIDES”；“决心”是为了纪念18世纪英国著名探险家詹姆斯·库克。

“决心”号钻探船的总排水量为9050吨，船身长为143米，宽为21米，钻塔高达61.5米，能操作9150米钻杆柱，其钻探能力为9150米，钻探最大水深8235米，海底下最大钻探深度为4000米左右。与之前的“挑战者”号相比，“决心号”的功率更大，稳定性更好，钻进深度更深。船上装备有12个用于动力定位的强劲推进器和提升能力达400吨的世界上最大的升降补偿装置。除此之外，“决心”号还拥有1400平方米的7层实验室，可供沉积学、岩石学、古生物学、地球化学、地球物理学等方面的分析研究。

“决心”号从1985年开始成为大洋钻探计划专属钻探船，到2003年9月共实施了111个航次的调查，行程355781海里，可以说足迹遍布全球各大洋。它在669个站位钻了1797个钻孔，取心总数为35772个。2004年，大洋钻探计划为综合大洋钻探计划所取代，而“决心”号则继续为综合大洋钻探计划服役。

「“地球”号是世界上最大的探测船，目前它正在向地壳最薄处发出冲击。」

“地球”号是由日本三菱重工业公司建造的，从船体制造到设备搭载完毕总共耗时5年之久，全长210米，宽38米，重达5.7万吨。它是目前世界上最大吨位的海洋探测船，船上配有最先进的航行控制系统和航海图，以及6个旋转式深海钻探推进器，这些钻探器均由全球卫星定位系统控制。

此外，“地球”号还架起了世界上最高的船上钻井架，高出海平面121米。如果将那些用特殊材料制作的钢管衔接后送入地下，最深可到达9500米处，而钻探产生的岩石、泥土等物质也将通过这个管子输送到船上。这也就是说，假如“地球”号停泊在水深2500米的海上进行深海钻探作业的话，它还能从海底再下7000米，直达地幔层！

由于机器设备现代化，“地球”号被称为“海上宇宙中心”。当然越先进的设备就意味着越费钱，“地球”号钻透地壳到达地幔需耗时一年，而钻探费用将高达6、7亿人民币。

装备豪华的“地球”号目前主要任务有两个：一个是在海洋地壳和上地幔之间寻找细菌，地幔的岩石与海水发生化学反应时产生了生命存在的必需化合物，也许那里能发现存在着的未知生命，从而找到生命起源的证据；另一个任务是取回地幔的样本，这些从“地震巢”取回的沉积物和岩心，将有助于地质学者更有效地去研究引发地震的机制，从而做出更加准确的地震预报。

从最开始的“挑战者”号的革命性考察，到“决心”号的足迹遍布全球，以及“地球”号叩问地球深层的探索，人类对于大洋的认识正走向一个新的历程。