全球海洋平均深度約3680米。海平面200米以下水深的黑暗海域被稱為深海,所以大洋95%是永恒的黑暗。暗黑的深海是地球上重要的戰(zhàn)略空間,孕育著新的重大科學發(fā)現(xiàn),是21世紀海洋高新技術發(fā)展和應用的重要領域。
在南??瓶疾粩嗳〉眯鲁删偷幕A上,不斷深化南海研究,拓展大洋和極地研究,發(fā)展戰(zhàn)略性前沿技術,攻克急需的關鍵技術,推進國際合作……我國海洋事業(yè)正日益向海洋深處挺進。
大洋鉆探作為全球地球科學和海洋科技領域規(guī)模最大、歷時最久、成就最顯著的國際大科學計劃,已有55年歷史,凝聚了世界最高水平的海洋科技力量,22個國家共同參與其中。然而,在經(jīng)過了55年大洋鉆探后,世界大洋仍然留下了大片的空白。
用曾主持國際大洋鉆探IODP第368航次和南海“深海勇士”號載人深潛航次的中國科學院院士、同濟大學教授翦知湣的話說:即使已經(jīng)鉆探的站位,也往往只打到“頭皮”,比如“巨型火成巖省”。因此,掌握大洋鉆探的領導權,標志著一國的深??萍紕?chuàng)新走到了世界最前列,也意味著把握了海洋科技競爭的主導權。
2020年10月,以美國和歐洲為主、包括中國10多位科學家在內的全世界650多名科學家共同撰寫的《面向2050年的科學框架》正式向科學界發(fā)布,其中包括七大戰(zhàn)略目標、五大旗艦計劃和四項賦能要素,高度強調學科交叉,突出地球系統(tǒng)科學思想,關注地球深部與表層的聯(lián)系,以及宜居地球、全球氣候變化、海洋酸化、地震和海嘯災害等與人類社會發(fā)展密切相關的重大科學問題。
2019年9月,在日本大阪舉行的IODP國際論壇上,形成了支持中國成為平臺提供者的共識。但次年,美國國家科學基金會(NSF)稱,決定修改已達成的合作意向,刪除美方同意中國自主組織航次的條款。經(jīng)反復溝通,美國NSF同意接受中國仍以300萬美元會費參加下一階段IODP并維持相關權益不變。
盡管美國不同意中國成為平臺提供者,但它又提出自己在2024年9月以后,退出新一輪國際大洋鉆探的領導層,計劃在2035年重新進入國際大洋鉆探的領導層。
在IODP新舊計劃交替之際,美國“決心”號鉆探船即將退役,其新的大洋鉆探船的概念設計和調研論證仍在推進。歐洲和日本則繼承美國的傳統(tǒng),發(fā)起了2024年后的新計劃——IODP的第三階段,并預計IODP航次的執(zhí)行力有限,尋求與中國IODP合作。在業(yè)內人士看來,美國重返國際大洋鉆探之前,將是中國進入國際大洋鉆探領導層的重要窗口期。
“通過20世紀的努力,人類已處在‘地球系統(tǒng)科學’實行組裝的前夕,中國地學界錯過了19世紀和20世紀的地學革命,不能再錯過21世紀的機遇。”翦知湣指出,深海研究一直是地球系統(tǒng)科學的突破口,我國亟待從深海出發(fā),揭示氣候演變低緯驅動、大洋俯沖帶板塊運動、深部生物圈與碳循環(huán),從而建立地球系統(tǒng)科學的“中國學派”,引領國際深??茖W研究;發(fā)展“三深”科學與技術,打造國際化創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地;用科技支撐海洋強國的國家需求,使我國成為西太平洋地區(qū)深海研究的國際中心。
業(yè)界普遍認為,要從以前單純依靠鉆探解決科學問題的一元化鉆探形式,向以深鉆、深網(wǎng)(海底觀測網(wǎng))及深潛相聯(lián)合的多元化形式轉變,同時要提升我國在深??茖W基礎研究、深海觀測探測以及智能裝備等領域的創(chuàng)新能力。
中國從20世紀70年代開始至今仍在進行大洋多金屬結核調查勘探活動。
記者從公開資料獲悉,1983年以來我國在中太平洋和東太平洋海盆進行了數(shù)十個航次的調查,面積超過200萬平方千米。1989年又在太平洋圈出了具有商業(yè)開采價值的遠景礦區(qū)30萬平方千米。1990年以“中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會”的名義,向聯(lián)合國海底籌委會申請礦區(qū)登記。1991年3月5日,聯(lián)合國第9屆海底籌委會春季會議批準了中國的30萬平方公里礦區(qū)申請,并將其15萬平方公里礦區(qū)分配給中國作為開辟區(qū)。同年8月28日,聯(lián)合國秘書長向中國頒發(fā)了深海采礦先驅投資者登記書。
人類發(fā)現(xiàn)多金屬結核已有150余年。1868年,“索菲亞”號在西伯利亞岸外的北冰洋喀拉海首次發(fā)現(xiàn)多金屬結核;1872—1876年,英國“挑戰(zhàn)者”號考察船進行科學考察期間的重要發(fā)現(xiàn)之一就是世界大多數(shù)海底普遍存在多金屬結核。
1978年4月22日凌晨,一個勝利的消息傳遍“向陽紅05”科考船。在太平洋埃利斯群島以西4784米的深海,中國科考人員采集到第一份錳結核樣品。這是我國大洋科考打勝的第一仗。從那時起,我國吹響了“進軍三大洋”的號角。
在隨后的40多年間,全國多個海洋單位開展了多個深海大洋調查與極地科考航次,共同為我國深海找礦、保障國家資源安全作出了重要貢獻。
近年來,我國深海大洋工作再上新臺階?!按笱笠惶枴薄昂Q蟮刭|六號”“向陽紅10”號等科考船屢次征大洋、戰(zhàn)深海,“蛟龍”號、“潛龍”號、“海馬”號多次“下五洋捉鱉”,多金屬結核勘探區(qū)、多金屬硫化物勘探區(qū)、多金屬硫化物調查區(qū)、富鈷結殼勘探區(qū)活躍著中國科學家的身影……
據(jù)了解,多金屬結核所富含的Co、Mn、Ni等稀有元素都是重要的戰(zhàn)略性資源,是生產(chǎn)高品質鋼鐵產(chǎn)品不可缺少的重要成分,目前被廣泛應用于化學工業(yè)及高新科技生產(chǎn)中。以Co為例,目前世界每年Co消耗量約36900噸,并預測將以4%的速度逐年遞增。
“在越來越多先進新裝備的助力下,我國極地科考事業(yè)也已建立起‘海陸空’立體推進的格局?!惫枮I工程大學副校長殷敬偉長期從事極地聲學技術研究,他在接受媒體采訪時表示,30年間,中國極地科考事業(yè)白手起家,打造出“兩船六站一基地”的極地考察保障格局。
2012—2019年,以“雪龍”號破冰科考船為主,多船次多時段對南大洋、北冰洋等海域進行綜合科學考察。此期間,我國在南極內陸建成了“中國南極泰山站”,并在南極羅斯海地區(qū)開始籌建中國第五個南極科學考察站。
“雪龍2”號是我國第一艘自主建造的極地科考破冰船,也是世界上首艘具備雙向破冰能力的破冰船。超強的破冰能力,讓更多的科考設施、補給物資得以運入南極陸緣冰區(qū)和南極大陸?!八拖褚蛔I弦苿訉嶒炇?,駛入許多過去無法到達的海域?!币缶磦フf。
在北極科學考察方面,截至2023年,我國共組織了13次北冰洋科考和19個年度的北極黃河站科考,2010年中國第4次北極科考部分隊員乘直升機到達北極點進行科考;2012年中國第5次北極科考“雪龍”號試航東北航道;2017年中國第8次北極科考實施了環(huán)北冰洋科考,“雪龍”號穿越中央航道并試航西北航道;2023年中國第13次北極科考,“雪龍2”號到達北極點開展科學考察,在北極大氣、海冰、海洋、冰川、生物、地質、地球物理、空間物理等領域取得了一系列科學考察成果。
“無論挺進深海的道路如何崎嶇甚至驚險,海洋以其無邊的體量和無窮的遠景,始終鼓舞著海上勇士們勇往直前?!敝袊茖W院院士、同濟大學海洋與地球科學學院教授汪品先強調,21世紀,我國海洋科學正經(jīng)歷著史無前例的黃金時期,如果我國學術界能夠齊心協(xié)力、共同迎接挑戰(zhàn),就有望在人類向海洋深部挺進的歷史轉折中,作出我們自己的貢獻。推進國際合作,將南海建成國際邊緣??茖W研究的典范、世界海洋科學的天然實驗室。在立足南海的同時,我國積極走向三大洋、探索南北極,在國際海洋界發(fā)揮越來越大的作用。
2012年以來,為了促進南海及其周邊海洋國家在海洋科技領域的務實合作,中國發(fā)起并實施了《南海及其周邊海洋國際合作框架計劃(2011—2015)》。該項計劃聚焦南海及與其相連的印度洋和太平洋,重點推動南海及其周邊國家共同關心的區(qū)域海洋可持續(xù)發(fā)展方面的合作。
據(jù)了解,該項計劃得到了印尼、泰國、柬埔寨、馬來西亞、尼日利亞、巴基斯坦、斯里蘭卡、瓦努阿圖等20多個國家和有關國際組織的積極響應和參與,有力地促進了21世紀“海上絲綢之路”建設。
2018年,國務院印發(fā)《積極牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程方案》,旨在攜手解決人類社會面臨的共同挑戰(zhàn),推動世界科技創(chuàng)新和進步?!斗桨浮分赋?,要堅持“國際尖端、科學前沿,戰(zhàn)略導向、提升能力,中方主導、合作共贏,創(chuàng)新機制、分步推進”的原則,牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程。
2022年,中國科學院深海所牽頭發(fā)起實施“全球深淵深潛探索計劃”,開啟了以中國為主導的深淵科考國際合作新模式,相繼完成國際首次環(huán)大洋洲載人深潛科考航次、中國—印度尼西亞爪哇海溝聯(lián)合深潛科考航次,并安排新西蘭、印度尼西亞等國的科學家搭乘“奮斗者”號,到達了曾被稱作“海底無人區(qū)”的深淵海溝。這些科考項目得到了業(yè)內的廣泛認可:在深海領域促成國際合作的同時,也推動了人類對全球深淵的地質、環(huán)境與生命科學問題的系統(tǒng)性認識。
面對即將于2024年結束的現(xiàn)階段國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃(2013—2023),當前國際上正在組織醞釀下一階段的國際大洋鉆探計劃。設于同濟大學的中國國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃(InternationalOceanDiscoveryProgram,簡稱IODP)辦公室今年年初發(fā)布的《中國大洋發(fā)現(xiàn)計劃2023年報》提到,于2013年10月加入國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃的我國正積極推進以我為主的2024年后新一輪國際大洋鉆探計劃,自主組織航次,建設運行國際巖心實驗室。
據(jù)國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃(IODP)中國辦公室主任、同濟大學海洋與地球科學學院副院長拓守廷透露,目前中國IODP正在組織編制《國際大洋鉆探中國科學執(zhí)行計劃(2025—2035)》,圍繞國家戰(zhàn)略需求并結合地球系統(tǒng)科學前沿,提出中國大洋鉆探面向2035年的科學目標和優(yōu)先研究領域。