首次进入深海，计划打穿地壳，海洋探索的先驱有多硬核？

我们把地球称作“蓝色星球”，卡尔·萨根把地球称作“暗淡蓝点”，因为海洋占地球表面积的比例超过70%，海洋的蓝色是地球的主色调。但是，对于孕育生命、改变地球的海洋，人类在很长时间里都缺乏了解。近代以来，随着科学探索的脚步迈向海洋，我们才对水面下的这片广阔而神秘的世界有了逐渐全面的认识。

身兼物理学家、海洋学家和科普作家等多重身份的海伦·切尔斯基就在《蓝色机器》一书中向我们展示了海洋无与伦比的魅力。作为一部驱动能量、水和生命流动的巨型引擎，海洋塑造了我们的过去，也决定我们的未来。因此，各个领域的科学家都在对海洋进行深入的研究。在切尔斯基的笔下，我们将看到人类是如何第一次进入深海、又是怎样计划在深海中打穿地壳的故事。

人类第一位深海探险家

百慕大近海，400米的深处一片漆黑。这并不是如同感官被剥夺了似的完全没有光的那种感觉，而是一团墨黑中隐隐点缀着团团幽光，反而突出了周围空间的黑暗。阳光已经被吸走了，但这个深度才只是此处海洋深度的十分之一。万籁俱寂中，只有鲸歌偶尔远远地传来，而且无法判断现在是一天中的什么时候。稠 密的海水携带着无声的生命碎片，胶状的铃铛形生物在搏动中偶尔会发出五颜六色的闪光，海面上死去生物的细小残渣在黑暗中向下漂移。一条龙鱼滑过，仿佛一条长了牙齿的细长缎带。日复一日，年复一年。但在1930年6月3日，一个小钢球突然出现。它由一根细长的缆绳挂着，就像一只蜘蛛吊在大教堂的天花板 上。球体内部乘坐着来自上方阳光普照处的窥探者：威廉·毕比（William Beebe）和奥蒂斯·巴顿（Otis Barton）。这些窥探者身体较弱，如果不是躲在金属泡里，他们会被压力压碎。

毕比自己也清楚他们是多么渺小和脆弱，他后来用这样的文字强调了所感受到的彻底孤立无援：他们“在一枚空心的豌豆里，被晃晃荡荡的蛛网从大洋中央的航船甲板垂下去四分之一英里 ”。大众心目中冲破边界的探索者形象往往充满了力量和活力，像运动员一般穷尽自己的体力和脑力，去克服一切拦路的障碍。但是，悬吊在逼仄空心豌豆中的毕比和巴顿是我们这个物种当中最先在深海生物的栖息地看到它们的人，是最先看到深海而不只是从中捞东西的人，也是最先描述作为陆地哺乳动物的自己完全置身于这个陌生的海水世界是什么感觉的人。他们的脆弱和对观察之外的无能为力是显而易见的，而这也许是人类进入一个新环境时的更真实表现：不是作为执掌改变周围环境的工具的主宰者，而是作为睁大眼睛的游客，如饥似渴地观察，并期待着最好的结果。相较于那些拥有重要机构的支持和科学上的合理性、采用分析方法获知海洋重要数据的探险，毕比和巴顿去那里只是因为他们认为此事可行，他们想亲眼看看。当时的毕比已经是一位著名的博物学家和作家，他与读者分享的不仅有对自然世界的热情，还有学习自然世界的乐趣和冒险精神。巴顿是一位工程师，他设计的钢制探海球后来作为毕比著作《半英里深》中的关键角色而闻名于世。这是一部令人惊叹的作品，充满真实冒险的曲折离奇。毕比和巴顿共同创造了潜水器下潜深度的世界纪录（1934年的纪录是923米），引起了大众对深海的极大兴趣。20世纪五六十年代的许多海洋生物学家都声称是这二位点燃了最初的火花，引领他们投身于无比让人满足的职业生涯。吸引公众想象力的并不是广袤无垠的海底山脉，而是近在人类面前，在游向黑暗之前只被探照灯照亮一部分，留下惊鸿一瞥的奇特动物。

▲威廉·毕比（左）站在探海球旁

毕比在《半英里深》的开头写下了自己对未来的憧憬：生活在海边的人戴上潜水头盔，游到水下视察作为陆地花园延伸的海洋花园，就像出门购物一样方便。在这个明丽的未来想象中，个人接触海洋将成为生活的常态，水下种植园里种植着的海葵用于参加当地的展览比赛，艺术家将在水下画作中倾情描绘水下光线的质感。现代水肺潜水为少数幸运儿提供了这样的可能，但90年后的今天，对大多数人来说，训练、出海和设备仍然昂贵得令人望而却步。许多早期的科幻小说家都会对我们的进步感到失望——时间已经进入了21世纪20年代，我们中的大多数人仍然无法直接体验外太空或深海。但是，我们所拥有的是完全有别于早期海洋乐观主义者的地球观，这来自缓慢、艰苦的数据收集和分析。科学过程的很大一部分是对测量数据的精心积累，因此人们常常认为科研的结果就是“事实”：被认为是真实的东西。然而科学真正的影响往往都被忽略了，至少也是被低估了，那便是通过对观测结果的解读得出的观点。在20世纪中叶，深海的形状是一场大辩论的主题，而之所以有争议，是因为观点似乎即将发生巨大变化。新的观点带来了新的问题，以及思考海底形状的不同方式。

海洋之所在并不仅仅是几个相连的凹陷处，或者说岩石刚好比周边低一些的地方，海底的形状是由这些岩石的作用和构成所决定的，在大部分海洋中，这与陆地岩石的作用与构成有着根本性的区别。长期以来，人类在好奇心的驱使下产生了一种永不满足的欲望，那就是探究事物，看究竟会发生什么。20世纪60年代，人类开始大胆尝试，不仅要在海底打一个洞，还要把它打穿。正当美国国家航空航天局准备将第一批美国人送入太空时，地质学家也在筹划一项窥探行星肚脐眼的大型科学实验：莫霍面钻探计划。

世界上最深的洞

这是沃尔特·芒克的主意。1957年，地质学家越来越接近证据，从而最终结束关于大陆是否确实在漂移的争论。早在1596年就有学者提出，广袤而坚固的大陆可能一直在地球上游荡，但相对来说，这种观点很容易被弃之不理，因为坦率地说，它听起来就很荒唐。什么东西能移动大陆呢？然而，几十年来不断积累的证据表明，也许这根本不是什么特殊事件，只是大陆的正常行为之一。人们已经确定地球是分层的，而且薄薄的顶部——地壳和下面一层地幔——由相当不同的物质构成。人们还知道，地壳有两种截然不同的类型，我们现在知道它们分别是大陆地壳和大洋地壳：前者平均厚35千米，由花岗岩等岩石构成；后者仅厚5~10千米，由玄武岩等密度较大的岩石构成。两者都漂浮在地 幔之上，但大陆地壳更厚、更易上浮，因此能向上延伸得更高，也能向下延伸得更深。相比之下，大洋地壳小心翼翼地浮在地幔之上，远没有大陆那么显眼，部分原因是它很薄而且相当平坦，另一部分原因是它的表面几乎总是比大陆表面低几千米，而水总是先往低处流。深海之所以深，是因为它位于大洋地壳之上，而这些大洋盆地之所以被称为盆地，是因为它们确实就像浴室台面上的水槽：明显更深，困住了海水。

1957年，芒克参加了美国国家科学基金会的一次会议，审查未来科学工作的建议。会上接受审查的想法都完全合格，是深思熟虑的产物，但他认为这些想法似乎……相当缺乏创意。会议讨论了是否能有更宏大、更大胆的科学构想可以去资助，就是那种可以将地球科学史划分成“前”“后”两个时代的实验。沃尔特建议挖掘有史以来最深的洞，打穿地壳以获取地幔样本，从而直接研究我们星球的内部。在当时，几乎关于地球内部的所有知识都来自在距离实际研究对象相当远的地方进行的逻辑推理，而能够真正触及相关岩石的想法令人陶醉。这将是对新地质理论的一次惊人检验，而且肯定会引起公众的极大兴趣。

地位崇高的地质学家和海洋学家喜欢这个想法，并开始推动必要的资金投入。不过技术挑战的巨大是谁也无法否认的。挖掘深孔非常困难，主要是因为很难保持打孔的笔直，也很难上下移动钻头，使之与切割面分离或接触。到达地幔的最简单方式肯定是打个最短的孔，这意味着要挖穿的是较薄的大洋地壳而不是较厚的大陆地壳。这不仅将是有史以来挖得最深的洞，还必须从人类无法触及的地方开始。通往地球内部的入口将位于深海海底。地壳和地幔之间的边界叫作“莫霍面”（Moho），因此，穿越该边界的垂直隧道不可避免地将被命名为莫霍洞（Mohole）。

该项目一开始非常令人鼓舞。1961年，一艘能够钻入海底3800米的实验船成功地挖出了预研钻孔。公众对第一阶段的工作确实非常感兴趣：约翰·斯坦贝克（John Steinbeck，次年获得诺贝尔文学奖）受《生活》杂志委派前去报道这一事件。就算要挖掘这些早期的洞，也必须找到一种方法，让船只在受到风、洋流、波浪和潮汐影响的情况下始终保持在同一位置。为此，工程师们安装了4个推进器，利用它们对船的位置进行微调，这种叫作动力定位的系统至今仍在使用。钻头啃噬着覆盖在深海海底的厚厚沉积层，刺入下面的岩石中，首次带回了新鲜的大洋地壳样本。时任总统约翰·肯尼迪甚至都向研究人员发来了电报，称赞这是“科学和工程进步的历史性里程碑”。第一阶段大获成功。

▲莫霍洞钻井平台的模型

但是，莫霍洞从未成为现实。第二期工程很快就陷入了成本增加、项目管理问题，以及关于何事优先、何人负责的争论之中。公众的兴趣变成了嘲笑。随着越战成本的攀升，美国国会最终于1966年中止了该项目。在撰写本书时，莫霍面仍未被人类穿透，不过目前的几个项目已经接近了它。

从表面上看，莫霍面钻探计划好像是一场耗资巨大（尽管很有趣）的无用功。但是，它催生的国际合作海洋钻探项目一直持续到今天，“格洛玛挑战者号”“乔迪斯决心号”等专业钻探船还在开展工作。广阔平坦的海底被证明是地球上最详尽的历史书, 虽然“只有”2亿年的历史（地球已有45亿岁了），但为那些能够到达的人留存着未被破坏的宝藏。海底钻探打开了这扇大门，催生了全新的科学领域。动力定位的发明也为石油工业在浅海开展的近海石油勘探开了个好头。到2011年，浅海石油勘探的产出占石油总产量的30%。

（本文摘编自《蓝色机器：感受海洋引擎的深沉脉动》第2章“海水的形状”，配图和标题为编者所加）

书名：蓝色机器：感受海洋引擎的深沉脉动

‍♂️ 作者：[英]海伦·切尔斯基

翻译：秦鹏

内容简介

从赤道到两极，地球上的整个海洋都是由阳光提供动力的巨型引擎，它驱动着能量、水和生命的流动。在《蓝色机器》中，物理学家和海洋学家海伦·切尔斯基阐述了这部引擎的运行机制，以及它对动物、气象和人类历史与文化的深远影响。从海底深处到河流入海口，她解释了水温、盐度、重力和地球板块的运动如何以复杂的方式相互作用，如何支持着微小（浮游生物）和巨大（巨龟、鲸）的生命；从穿越太平洋的波利尼西亚人，到格陵兰鲨等“深海居民”，她介绍了海洋的“信使”“乘客”和航海者是如何依赖汹涌的洋流、看不见的海堤和水下瀑布的。最重要的是，通过了解海洋的运作方式及其在全球系统中的重要作用，我们可以学习如何保护我们的“蓝色机器”。