發(fā)布時(shí)間：2022-02-13所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要 深海蘊(yùn)藏著豐富的戰(zhàn)略資源與能源，深海是高科技的舞臺(tái)、是重大科技理論的誕生點(diǎn)等，這些都深深地吸引著社會(huì)各界的眼球，部分發(fā)達(dá)國家已將發(fā)展深海技術(shù)提到國家戰(zhàn)略高度。 國際深海高新技術(shù)的發(fā)展日新月異，我國將如何開展深海研究，本文給出了對(duì)策建議。 關(guān)鍵詞
摘要 深海蘊(yùn)藏著豐富的戰(zhàn)略資源與能源，深海是高科技的舞臺(tái)、是重大科技理論的誕生點(diǎn)等，這些都深深地吸引著社會(huì)各界的眼球，部分發(fā)達(dá)國家已將發(fā)展深海技術(shù)提到國家戰(zhàn)略高度。 國際深海高新技術(shù)的發(fā)展日新月異，我國將如何開展深海研究，本文給出了對(duì)策建議。
關(guān)鍵詞 深海技術(shù)，建議
“上天、入地 、下 海 ”是 人類 探 索 自 然 孜孜以求的目標(biāo)。伴隨著“航海家號(hào) ” 太 空 飛 船 220 億公里的漫漫 征 途 飛 離 太陽 系 去 探 訪 更為 遙 遠(yuǎn) 的 神 秘空間、“玻璃地球”等重大探地工程進(jìn)一步刻畫地球內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)，深海這一見證日月變遷、桑田變換的人類近鄰也并不平靜。海洋是生命的搖籃、資源的寶庫、交通的命脈，是人類繁衍生息和持續(xù)發(fā)展的重要資源。 國際綜合大洋鉆探十年計(jì)劃(IODP： 2003—2013)、 國 際 大 洋 中 脊 計(jì) 劃(InterRidge)、ARGO 等 全 球 性 研 究 計(jì) 劃 正如火如荼積極實(shí)施，深海神秘的面容正日益清晰。
1 深海何以成為科技界與人類關(guān)注的熱點(diǎn)
資源、可持續(xù)發(fā)展、國家安全、全球變化這些熱點(diǎn)名詞， 作為普通民眾業(yè)已耳熟能詳， 它們均與深海 ** 有著千絲萬縷的聯(lián)系，深海已成為人類未來發(fā)展休戚與共、賴以生存的載體。 這一廣闊區(qū)域內(nèi)蘊(yùn)藏著豐富的金屬、能源和生物資源，但尚未被人類充分認(rèn)識(shí)和開發(fā)利用。 上世紀(jì)中葉開始的深海熱液成礦體系研究、深海熱泉生物群落的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用研究、天然水合物的應(yīng)用開發(fā)、大洋結(jié)核的采集與開發(fā)， 使國際深海研究高潮迭起。 “藍(lán)色圈地”運(yùn)動(dòng)已成為 21 世紀(jì)爭奪國際海洋資源的主旋律。
1.1 巨大的能源與資源儲(chǔ)備
深海分別占海洋和地球面積的 92.4% 和 65.4%，蘊(yùn)藏著人類社會(huì)未來發(fā)展所需的各種戰(zhàn)略資源和能源。 油氣、多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、多金屬硫化物、天然氣水合物等新型資源具有重要的科研與商業(yè)應(yīng)用前景，被譽(yù)為 21 世紀(jì)人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略接替能源。
多金屬結(jié)核：分布于水深 4 000—6 000 米海底，富含銅、鎳、鈷、錳等金屬元素，其總儲(chǔ)量分別高出陸地相應(yīng)儲(chǔ)量的幾十倍到幾千倍，總資源量估計(jì)可達(dá) 3 萬億噸，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。
富鈷結(jié)殼：主要賦存在太平洋水下頂面平坦、兩翼陡峭、形似“圓臺(tái)”的海山斜坡上，水深 1 000—3 500 米，富鈷結(jié)殼鈷含量可高達(dá) 2%， 貴金屬鉑含量相當(dāng)于地殼含鉑量的 80 倍。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，太平洋西部火山構(gòu)造隆起帶上， 富鈷結(jié)殼礦床的潛在資源量達(dá) 10 億噸，鈷金屬量數(shù)百萬噸，經(jīng)濟(jì)總價(jià)值超過 1 000 億美元。
海底熱液硫化物礦床：富含金、銀、錳、鐵、鉛、鈷等金屬和稀有金屬，賦 存 水 深 數(shù) 10—2 500 米，且大量出現(xiàn)在 2 500 米附近。與大洋多金屬結(jié)核和鈷結(jié)殼相比，雖然富鈷結(jié)殼賦存水深和熱液硫化物大體相當(dāng)，但因其基本礦物組分皆為非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)的鐵、錳物質(zhì)，冶煉工藝較為復(fù)雜。 相比之下，熱液金屬硫化物礦床易于開采和冶煉。
天然氣水合物：俗稱“可燃冰”，主要分布在近海的大陸架、有厚沉積物覆蓋的深海海盆，以及永凍層。 在世界各大洋中天然氣水合物中蘊(yùn)含的甲烷氣體量為 1.8×1016- 2.1×1016m3 ，大約相當(dāng)于全世界煤、石油和天然氣總碳量的 2 倍，相當(dāng)于目前世界年能源消耗的 200 倍，是一種潛力很大，可供 21 世紀(jì)開發(fā)的新型能源， 并可能在 10 年內(nèi)商業(yè)化應(yīng)用。
油氣資源：地球上油氣資源總儲(chǔ)量的約 70%蘊(yùn)藏于海洋。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球海洋石油蘊(yùn)藏量約 1 000 多億噸， 已探明的儲(chǔ)量為 380 多億噸，其中 80%以上在水深 500 米以下的深海;海洋天然氣儲(chǔ)量約 140 萬億 m3 ，探明儲(chǔ)量約 40 萬億 m3 ，隨著海洋調(diào)查、探測 技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，海底勘探將逐漸向深水區(qū)發(fā)展，深海區(qū)石油、天然氣的儲(chǔ)量還會(huì)增加。
1.2 海洋生物資源
1984 年美國制訂了海底火山考察計(jì)劃(VENTS Program)， 在對(duì)溫度高達(dá) 400℃的海底火山噴發(fā)物的研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的熱泉周圍都存在著生命。 2001 年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在寒冷的北冰洋水面下從格棱蘭島北部到西伯利亞縱橫 1 770 公里的 Gakkel 屋脊(全球海屋脊中最深及最遙遠(yuǎn)的地方) 中也存在著深海熱泉及熱泉生物[2]，伴隨著海底熱液硫化物的發(fā)現(xiàn)，“海底熱液生物”、“黑暗生物鏈”以及“深部生物圈”等概念的提出及其研究成果已在很大程度上影響了人類對(duì)諸如生命起源這種重大科學(xué)問題的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。 深海生物基因資源是近年來引起國際關(guān)注的新型資源，目前國際上深海生物基因資源的應(yīng)用已經(jīng)帶來數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)價(jià)值，深海海洋生物處于獨(dú)特的物理、化學(xué)和生態(tài)環(huán)境中，在高壓、劇變的溫度梯度、極微弱的光照條件和高濃度的有毒物質(zhì)包圍下，形成了極為獨(dú)特的生物結(jié)構(gòu)、代謝機(jī)制，它體內(nèi)的各種活性物質(zhì) (如極端酶 exlremozyme)在醫(yī)藥、 環(huán)保等領(lǐng)域都將有廣泛的應(yīng)用前景。
深海生物基因資源在以下幾個(gè)方面具有應(yīng)用價(jià)值：(1)醫(yī)藥開發(fā)。 “向海洋要藥”已成為當(dāng)今世界醫(yī)藥界的熱門話題，深海生物是新型藥物和其他具有藥用價(jià)值的生物活 性物質(zhì)的源泉，其中有許多是陸棲生物所未具有的。 隨著深海生物技術(shù)的迅速發(fā)展，不斷發(fā)現(xiàn)具有藥用價(jià)值的新型化合物，從深海生物體內(nèi)可以提取到大量抗腫瘤、 抗菌、抗病毒、抗凝血、降壓降脂等生物因子，將對(duì)人類的健康提供幫助。 (2)基因療法。利用基因修補(bǔ)的方法治療人類疾病稱之為基因療法，是當(dāng)今醫(yī)學(xué)的一大創(chuàng)舉。 人類基因?qū)⒏鶕?jù)自身的需要由科學(xué)家剪接修補(bǔ)來治療疾病以及開發(fā)人類意想不到的巨大潛能。 深海熱泉生物具有得天獨(dú)厚的生存環(huán)境，從而成為優(yōu)秀基因的最佳獲取對(duì)象，它們將成為人類最為重要的基因?qū)殠臁?(3)環(huán)境保護(hù)。海底的有害物質(zhì)濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸地，而生存在這里的微生物能分解這些物質(zhì)并以其為能源繁衍生息，因此，這些生物在環(huán)境保護(hù)方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。 它們可有效清除重金屬、石油等污染物。 有些深海生物能分解農(nóng)藥的主要成分， 可以應(yīng)用來消除土壤中殘余的農(nóng)藥，保證人類生命健康。
1.3 高科技的舞臺(tái)
海洋領(lǐng)域內(nèi)的競爭， 無論是政治的、經(jīng)濟(jì)的還是軍事的， 歸根到底是科技的競爭。而海洋科技競爭之焦點(diǎn)在于深海高新技術(shù)。深海技術(shù)是實(shí)現(xiàn)國家海洋科技戰(zhàn)略的重要技術(shù)保障， 海洋競爭是以高科技為依托，海洋科技水平和創(chuàng)新能力綜合體現(xiàn)一個(gè)國家的科技創(chuàng)新能力與綜合國力， 海洋探測、海洋生物資源、水聲通訊和資源勘探與開發(fā)技術(shù)無一不是高新技術(shù)演練的舞臺(tái)，涉及到當(dāng)代所有科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜綜合高技術(shù)系統(tǒng)，是各種通用技術(shù)和現(xiàn)代最新技術(shù)在深海大洋這個(gè)特殊環(huán)境中的應(yīng)用和發(fā)展。
深海技術(shù)主要表現(xiàn)為：海洋立體觀測系統(tǒng)，包括從空中開展遙感觀測的衛(wèi)星、航空飛機(jī)和飛行器， 表面觀測的固定觀測站、船載觀測和浮標(biāo)觀測，水中及水底的聲納觀測和海底機(jī)器人觀測技術(shù)， 載人深潛器技術(shù)，海底觀測站 - 鏈 - 網(wǎng); 海底隧道和海底電纜等水聲通訊技術(shù);深海資源勘探與開發(fā)技術(shù)包括深海油氣鉆采平臺(tái)技術(shù)，深海開發(fā)船技術(shù)，海洋污染防治技術(shù)，采礦技術(shù)，集輸技術(shù)等等。
以上高科技技術(shù)涉及到微電子、 信息、遙感、材料、水聲、可視化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及能源等眾多學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，可以說深海是當(dāng)代各種通用技術(shù)和最新技術(shù)在深海大洋的綜合演練場。
1.4 國家安全
中國擁有 12 海里的領(lǐng)海、12 海里的毗連區(qū)、200 海里的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和大陸架、1.8 萬公里的海界、300 萬平方公里的 領(lǐng) 海，具有極其重要的地緣政治、國家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義。 爭奪海洋水域管理權(quán)，海洋資源歸屬權(quán)、海峽通道控制權(quán)，是保證國家安全與發(fā)展的重要使命。 海洋縱深是國家的天然戰(zhàn)略屏障，瀕海國家的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、外交都與海洋問題密切相關(guān)，國家安全的范疇不再局限于與軍事相關(guān)的傳統(tǒng)安全問題，而是日益涉及社會(huì)、環(huán)境、文化等非傳統(tǒng)安全領(lǐng)域。
深海技術(shù)具有軍民兩用的突出特點(diǎn)，如深潛器、海洋觀測與探測技術(shù)、水聲通訊技術(shù)、船舶制造技術(shù)、無源導(dǎo)航技術(shù)、全球精確定位技術(shù)等等，深海技術(shù)不僅是一個(gè)國家開發(fā)深海資源，確保國家海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)， 同時(shí)也是確保國家海洋安全的屏障。
1.5 重大科技理論的誕生點(diǎn)
當(dāng)前，在海洋科學(xué)研究中，觀測技術(shù)的發(fā)展特別是深海觀測技術(shù)成為推動(dòng)重大科學(xué)研究突破的關(guān)鍵。 深海鉆探計(jì)劃(DSDP)及大洋鉆探計(jì)劃(ODP)歷時(shí) 30 余年，取得了舉世矚目的重大科技成就，驗(yàn)證了海底擴(kuò)張和板塊學(xué)說，建立了古海洋學(xué)，深入開展了古環(huán)境研究，發(fā)現(xiàn)和采集到了天然氣水合物，發(fā)現(xiàn)了海底塊狀硫化物礦床，發(fā)現(xiàn)了海底深部生物圈等等。
板塊理論的試驗(yàn)場：大洋中脊引起的海底擴(kuò)張是驅(qū)使板塊運(yùn)動(dòng)的根本原因。 而板塊理論最核心之處在于地球物理資料所證實(shí)的存在于大洋中脊之間的海底轉(zhuǎn)換斷層，這些斷層是地殼發(fā)生破裂的位置，也是板塊運(yùn)動(dòng)的根本驅(qū)動(dòng)源， 根據(jù)這些破裂帶的位置，地質(zhì)學(xué)界勾畫出了大小不等的巖石塊，將之命名為板塊。 深海探測與鉆探取樣技術(shù)將直接獲得大洋中脊擴(kuò)張以及板塊俯沖溝弧盆體系的有用信息，認(rèn)識(shí)核-幔作用過程、巖石圈形成過程、陸殼-洋殼-大氣圈關(guān)系、匯聚板塊邊緣大地震周期及形成機(jī)制、構(gòu)造及物質(zhì)循環(huán)，從而為板塊理論的發(fā)展奠定關(guān)鍵的觀測證據(jù)。
海底成礦熱液系統(tǒng)理論：海底熱液的發(fā)育過程、礦化作用和成因機(jī)制，以及熱液活動(dòng)在殼幔循環(huán)演化過程中的作用等重大的科學(xué)問題，已獲大量的轟動(dòng)性研究成果。 英美等國仍在執(zhí)行的洋中脊計(jì)劃和已進(jìn)行的 DSDP/ODP 項(xiàng)目，更使這項(xiàng)研究得到空前發(fā)展。 海底熱液成礦作用是成礦物質(zhì)的自組織過程，地球深部動(dòng)力過程、水巖反應(yīng)、海水循環(huán)和生物過程對(duì)成礦作用的介入，通過元素交換與富集、礦床形成與改造作用，形成不同類型與不同賦存狀態(tài)的礦床，這些礦床在成因上具有內(nèi)在聯(lián)系、在空間和時(shí)間的分布上具有一定的規(guī)律性。 海底熱液成礦作用與傳統(tǒng)礦床學(xué)研究的最顯著差異在于時(shí)間和空間尺度不同，因而更加強(qiáng)調(diào)海底成礦系統(tǒng)與整個(gè)海洋系統(tǒng)的耦合作用研究。
生命起源的探索：深海熱泉生物巨大的應(yīng)用價(jià)值已使得這一領(lǐng)域成為多學(xué)科關(guān)注的熱點(diǎn)，但最感興趣的前沿問題無疑是生命起源這一貫穿人類文明史的爭論焦點(diǎn)。 我們對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，依靠化能合成的細(xì)菌和周圍的生物構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的營養(yǎng)鏈，形成一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能流都是值得研究的生物學(xué)課題。 如果深海高溫高壓的惡劣環(huán)境允許獨(dú)立于日光的生物生活其中， 地球以外的環(huán)境中是否也可能有生物?這對(duì)生命起源問題有什么啟發(fā)? 關(guān)于生命第一細(xì)胞之源，目前有“原始生命肉湯”、“外空胚種”、“核酸世界”等各種學(xué)說，從生物學(xué)的角度來看，為了適應(yīng)生態(tài)環(huán)境，人類無法從它的生理特征來辨認(rèn)這些物種是從哪一條進(jìn)化路線演化而來的，而深海熱泉生物的發(fā)現(xiàn)無疑又大大豐富了生命起源的理論。 生命科學(xué)的研究告訴我們，從低等到高等生物都有基本相似的信息處理、傳遞、識(shí)別、反應(yīng)的體系與能量和分子代謝體系等一系列基本的生命活動(dòng)方式，在整個(gè)生物圈內(nèi)，各種形態(tài)的生命應(yīng)具有內(nèi)在的同源同質(zhì)性，才可能形成食物鏈與共生寄生的關(guān)系。 但目前所發(fā)現(xiàn)的遵循另一進(jìn)化鏈條的深海熱泉生物帶給我們的啟示顯然不僅僅是它的應(yīng)用價(jià)值，它的存在是對(duì)現(xiàn)代生命科學(xué)的重大挑戰(zhàn)，對(duì)這一問題的解決將有助于地內(nèi)物種起源之迷， 也是進(jìn)一步探討其應(yīng)用的前沿科學(xué)問題。
全球變化研究：全球變化主要研究地球系統(tǒng)各組成部分(大氣、海洋、陸地和生物圈等)之間的相互作用，其中對(duì)深海和大洋的探測是深入開展全球變化研究的重要途徑，例如探討大洋環(huán)流對(duì)全球氣候變化的影響問題， 包括流系熱鹽結(jié)構(gòu)的空間分布特征、深海大洋的熱量和物質(zhì)通量等問題的研究;探討全球變化的驅(qū)動(dòng)因子問題，包括軌道驅(qū)動(dòng)、構(gòu)造隆升驅(qū)動(dòng)等問題的研究。 1947 年， Harold Urey 提出了深海有孔蟲化石殼中氧同位素的變化能夠反映古氣候的變化。 此后， 隨著分析技術(shù)的發(fā)展以及深海鉆探、大洋鉆探大規(guī)模的實(shí)施，深海巖芯碳酸鹽有孔蟲殼體氧同位素組成的分析成為研究過去全球變化的重要指標(biāo)之一。 各國科學(xué)家通過對(duì)太平洋和大西洋深海沉積物巖芯碳酸鹽有孔蟲氧同位素組成的分析，揭示了深海沉積物 δ18O 的曲線變化反映了過去全球冰量的變化， 從而建立了最近 6 000ka、2 600ka、 800ka、150ka 和 15ka 以來的全球氣候變化曲線[3]。
2 國際深海技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)
國際綜合大洋鉆探十年計(jì)劃 (IODP： 2003—2013)、 國 際 大 洋 中 脊 計(jì) 劃(InterRidge)、 國際大陸邊緣計(jì)劃(InterMagin)、ARGO 的實(shí)施在國際上掀起了深海研究計(jì)劃熱，對(duì)深海技術(shù)的發(fā)展以及深�？茖W(xué)研究的深入具有重要推動(dòng)作用。
當(dāng)前，各發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已認(rèn)識(shí)到開發(fā)深海的戰(zhàn)略意義，部分國家將深海技術(shù)的發(fā)展提到國家戰(zhàn)略的高度。 美國在其海洋戰(zhàn)略中強(qiáng)調(diào)了開發(fā)深海的戰(zhàn)略地位，因此在深海技術(shù)方面繼續(xù)保持領(lǐng)先地位;日本政府投入巨資支持其國家的水下技術(shù)中心(JMSTC)的發(fā)展，其“地球號(hào)”深海探測船處于世界領(lǐng)先水平， 載人深潛器技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平;西歐各國為保持其經(jīng)濟(jì)實(shí)力，并為在高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)增強(qiáng)與美、日等發(fā)達(dá)國家的競爭力，提前制定了尤里卡計(jì)劃(EURECA)，為加強(qiáng)企業(yè)界和科技界在開發(fā)海洋高新技術(shù)中的作用、提高歐洲海洋工業(yè)的生產(chǎn)能力和在世界市場上的競爭能力創(chuàng)造了條件[4]。
綜合國際及區(qū)域組織的國際深海研究計(jì)劃，目前國際深海技術(shù)的研究具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
2.1 國際合作緊密度日趨加強(qiáng)
深海探測與深空探測一樣，需要龐大的資金投入和技術(shù)合作，類似太空站的共建與信息共享，深海技術(shù)領(lǐng)域的國際合作也日趨緊密。
1985—2003 年實(shí)施的大洋鉆探計(jì)劃(ODP)從全球海底取樣，研究地殼演化及環(huán)境，成員單位包括 20 多個(gè)國家和地區(qū)。 其后續(xù)的綜合大洋鉆探計(jì)劃(IODP)由 美、日 兩國發(fā)起， 歐洲作為聯(lián)合體加入，2003 年 10 月正式啟動(dòng)，到 2007 年全面實(shí)施，科學(xué)目標(biāo)更加廣泛，研究海域更加寬闊，國際合作更為緊密。 IODP 領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)確定了運(yùn)用多鉆探平臺(tái)和高新技術(shù)戰(zhàn)略，多鉆探平臺(tái)包括日本新建隔水管式鉆探船，美國改裝升級(jí)非隔水管 式 鉆 探 船 ， 歐 洲 提 供 特 殊 鉆 探 平 臺(tái)(MSP)。 美、英、法、德、日等國通過政府支持、科學(xué)界與企業(yè)界聯(lián)合、國際合作等方式加快深海技術(shù)的發(fā)展，總體上在深海技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。 例如，美國的伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)、法國的法國海洋開發(fā)研究院(IFREMER)等世界著名的海洋機(jī)構(gòu)都積極與國際知名的海洋儀器設(shè)備公司展開密切合作。 西歐各國為保持現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，并為在高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)增強(qiáng)與美、日等發(fā)達(dá)國家的競爭力，克服國家小、國力有限、資金和資源不足的弱點(diǎn)，組成區(qū)域集團(tuán)，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)、 聯(lián)合開發(fā)， 制定了尤里卡計(jì)劃(EURECA)，旨在加強(qiáng)企業(yè)界和科技界在開發(fā)海洋高新技術(shù)中的作用，提高歐洲海洋工業(yè)的生產(chǎn)能力和在世界市場上的競爭能力，加強(qiáng)企業(yè)界和科技界在開發(fā)海洋儀器和技術(shù)中的合作，提高歐洲海洋技術(shù)水平和市場競爭能力[5]。 歐洲科學(xué)基金會(huì)(ESF)設(shè)置的歐 洲 合 作 研 究 項(xiàng) 目 (EUROCORES Programmes)的 3 個(gè)主要方向中有兩個(gè)涉及深海研究，分別為“深海的生態(tài)系統(tǒng)功能和生物多樣性”與“挑戰(zhàn)海洋巖芯研究”，旨在吸引歐洲最優(yōu)秀的研究機(jī)構(gòu)來支持歐洲范圍的尖端科學(xué)研究。 由日本、美國、歐盟、中國以及韓國共同資助開展的“南海地震區(qū)域?qū)?驗(yàn) 項(xiàng) 目 (NanTroSEIZE)”， 其 探 測 船 “ 地球”號(hào)(Chikyu)于 2007 年 9 月 21 日在東京以南太平洋一處水深 2 500 米的海洋鉆探，從海底向下鉆入 7 000 米深的地心，這是人類首次嘗試鉆入地幔層，希望能揭示氣候變化、尋找有助解釋生命起源的微生物，并了解地震成因[6]。
2.2 政府主導(dǎo)
隨著資源與能源的消費(fèi)日益劇烈，陸上或淺海的資源已不能滿足可持續(xù)發(fā)展的需求， 為了滿足國家未來發(fā)展的潛在需要，各國政府對(duì)深海的技術(shù)研發(fā)與資源的獲取均制定了國家發(fā)展戰(zhàn)略層面的計(jì)劃。 作為現(xiàn)今世界唯一的超級(jí)大國， 美國早在 1986 年就率先制定了“全球海洋科學(xué)規(guī)劃”，強(qiáng)調(diào)海洋是地球上最后開辟的疆域。 1990 年美國又發(fā)表了“90 年代海洋科技發(fā)展報(bào)告”，明 確提出以發(fā)展海洋科技來滿足對(duì)海洋不斷增長的要求，以便繼續(xù)“保持和增強(qiáng)在海洋科技領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位”。 2004 年 9 月，美國海洋政策委員會(huì)向美國國會(huì)提交了 《21 世紀(jì)海洋藍(lán)圖》的海洋政策報(bào)告，12 月，美國總統(tǒng)布什發(fā)布行政命令，發(fā)布了《美國海洋行動(dòng)計(jì)劃》，成為 21 世紀(jì)美國海洋科學(xué)技術(shù)發(fā)展的指南。 在美國海洋發(fā)展戰(zhàn)略中，明確提出了優(yōu)先開發(fā)深海和公海資源的思路。 2004 年 7 月，美國參議院審議通過了《國家海洋勘探法案》，提出優(yōu)先考慮深�？碧焦ぷ�，特別是要集中調(diào)查具有重大科學(xué)與醫(yī)學(xué)價(jià)值的深海區(qū)域， 如深海熱液噴口區(qū)和海山區(qū)。 1990 年， 英國海洋科技協(xié)調(diào)委員會(huì)發(fā)表了 “20 世紀(jì) 90 年代英國海洋科技發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告”， 提出要優(yōu)先發(fā)展對(duì)實(shí)現(xiàn)海洋開發(fā)具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)，2010 年 2 月 發(fā) 布 的《2010—2025 海洋發(fā)展戰(zhàn)略》， 將深海技術(shù)發(fā)展作為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。 日本政府制定了面向 21 世紀(jì)的“海洋開發(fā)推進(jìn)計(jì)劃”，提出科技加速海洋開發(fā)和國際競爭能力的基本戰(zhàn)略，目前日本的“地球號(hào)”勘探船處于當(dāng)今國際領(lǐng)先水平，日本的深海潛航器技術(shù)更是處于世界領(lǐng)先水平，政府投入巨資支持其國家的水下技術(shù)中心(JMSTC)發(fā)展，該中心的無人遙控潛水深度達(dá)到 11 000 米， 是目前世界最高紀(jì)錄。 2010 年，韓國也公開發(fā)表了國家海洋戰(zhàn)略——《海洋韓國 21》。 欲在 21 世紀(jì)“通過藍(lán)色革命增強(qiáng)國家海洋權(quán)益”。 發(fā)達(dá)國家已經(jīng)拉開了加速海洋競爭和開發(fā)的帷幕，海洋領(lǐng)域的競爭實(shí)質(zhì)上正在演化為國家間、利益集團(tuán)間擁有海洋高技術(shù)能力和手段的競爭[5]。
2.3 高科技應(yīng)用技術(shù)日新月異
在國際海洋研究計(jì)劃中，把深海技術(shù)的發(fā)展作為一個(gè)重要構(gòu)成部分，當(dāng)前的深海技術(shù)是集成了幾乎當(dāng)代所有科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)復(fù)雜的綜合高技術(shù)系統(tǒng)。 深海技術(shù)涉及到微電子、信息、遙感、可視化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、材料、機(jī)械加工、船舶制造、水下定位、水下通 信、電 力 電 子、自 動(dòng) 控 制、能 源 等 多 個(gè) 領(lǐng)域，代表著高技術(shù)領(lǐng)域的最前沿。
日本斥資 6 億美元建造了“地球”號(hào)深海鉆探船，是世界第一艘采用豎管鉆探方式的深海探測船，排水量為 5.75 萬噸，船上裝滿了目前世界深海研究最為頂尖的高科技鉆探設(shè)備，配備有能潛水 1 萬米的深潛器以及海底鉆孔的各種長期檢測、 監(jiān)測設(shè)備等，是世界上迄今為止功能最先進(jìn)的鉆探船。
2.4 立體化與網(wǎng)絡(luò)化
深海技術(shù)隨著多學(xué)科的綜合運(yùn)用，表現(xiàn)出空中、海面、海底三位一體的綜合觀測。 海面有綜合科考船和浮標(biāo)技術(shù);空中有飛機(jī)和衛(wèi)星遙感技術(shù); 水下有深潛器和水聲技術(shù)等。 如美國正在計(jì)劃發(fā)展的“綜合海洋觀測系統(tǒng)” 就是一種先進(jìn)的海洋立體探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由水上、空中和空間的不同探測平臺(tái)組成，每種平臺(tái)上傳感器收集到的信息將通過海底光纖電纜和衛(wèi)星傳輸?shù)疥懮线M(jìn)行集中處理，從而形成對(duì)全球海洋環(huán)境的觀測網(wǎng)絡(luò)，最終達(dá)到為海洋環(huán)境預(yù)報(bào)、海洋資源開發(fā)、 海上交通運(yùn)輸以及國家安全服務(wù)的目的。
深海觀測系統(tǒng)也由單點(diǎn)的觀測向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，表現(xiàn)為站 - 鏈 - 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。觀測站的特點(diǎn)是區(qū)域針對(duì)性強(qiáng)，但可承擔(dān)的任務(wù)有限，可觀測的要素較少;在站與站之間，增加無線通訊的功能，就構(gòu)成了觀測鏈，觀測鏈適用于深海區(qū)域的長期連續(xù)觀測，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的“準(zhǔn)”實(shí)時(shí)傳輸;網(wǎng)絡(luò)是目前技術(shù)含量最高的海底觀測系統(tǒng)，可集成多種海底觀測裝置，功能齊全，觀測時(shí)間長。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)達(dá)國家將建立覆蓋地球全海域的立體海洋觀測網(wǎng)絡(luò)。
3 我國開展深海技術(shù)的建議
我國加入海洋鉆探計(jì)劃較晚(1998 年 4 月加入大洋鉆探計(jì)劃 ODP 為“參與成員”)，從 1968—2003 年， 深海鉆探計(jì)劃 DSDP 和海洋鉆探計(jì)劃 ODP 共實(shí)施了 203 個(gè)航次，其中由中國科學(xué)家提出并主持的航次僅有一次(184 航次)[7]。 在國際深海科研活動(dòng)中，中國發(fā)揮的實(shí)力和國際影響力與大國地位是不相吻合的。
我國深海研究不僅表現(xiàn)在技術(shù)上與西方國家的巨大差距，人才匱乏，缺少專門的深海研究的科研機(jī)構(gòu)， 部門利益條塊分割，低水平的重復(fù)建設(shè)等等一系列問題也嚴(yán)重制約了我國深海研究的發(fā)展。 由于深海涉及的研究技術(shù)大多數(shù)軍民兩用，西方國家一直對(duì)中國進(jìn)行技術(shù)上的封鎖。 前不久，美國國會(huì)批準(zhǔn)的本財(cái)年預(yù)算法案，其中一條規(guī)定就是禁止美國 NASA 等部門與中國開展任何形式的科技合作，擺在中國科技工作者面前的困難更為巨大。對(duì)于我國開展深海研究的建議：
3.1 在國家戰(zhàn)略層面上重視深海研究
改革開放以來我國在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步以及社會(huì)發(fā)展等方面取得了巨大成就， “神舟飛船”、“嫦娥工程”極大地推動(dòng)了我國航天領(lǐng)域的發(fā)展。 盡管國家已將大型海洋工程技術(shù)與裝備、 海洋環(huán)境立體監(jiān)測技術(shù)、深海油氣及礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)、深海探測技術(shù)以及深海作業(yè)技術(shù)與裝備等深海技術(shù)列入國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，但深�？蒲羞�缺乏大的研究計(jì)劃，也表明在國家戰(zhàn)略層面上缺乏對(duì)該領(lǐng)域的重視。 面對(duì) 21 世紀(jì)海洋時(shí)代的到來， 實(shí)施海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略，建設(shè)海洋強(qiáng)國已經(jīng)成為共識(shí)。
3.2 建立健全大型裝備的研發(fā)與運(yùn)行管理機(jī)制
開展深海研究離不開耗資巨大的大型涉海裝備，國內(nèi)任何一個(gè)科研機(jī)構(gòu)或企業(yè)都難以承受其昂貴的建設(shè)與維護(hù)費(fèi)，要在國家層面上加大大型裝備的研發(fā)和建設(shè)， 由地質(zhì)、海洋鉆探、物理海洋、地球物理、水文化學(xué)、海洋氣象、船舶工程、通訊、材料、信息、自動(dòng)化等多方面的專家組成，共同完善如海洋科學(xué)鉆探船、深潛器這樣大型裝備的建設(shè)方案，以深海大型工程裝備為突破口，大力發(fā)展深海技術(shù)。 同時(shí)配備完善的運(yùn)行管理機(jī)制，要以綜合性、跨學(xué)科的科研基地為基礎(chǔ)，盡快建立大型裝備的“公管共用”機(jī)制，提高設(shè)備使用效率，搭建學(xué)科協(xié)作的平臺(tái)。
3.3 加強(qiáng)國際合作
在深海國家計(jì)劃中，我國的參與能力還很有限，要抓住國際大型研究計(jì)劃的合作機(jī)遇 ， 加大參與國際綜合大 洋鉆探計(jì)劃(IODP)的力度，努力使中國由 IODP 的參與成員變?yōu)檎匠蓡T。 更好地利用國外的先進(jìn)技術(shù)，更好地進(jìn)行國際科技合作，只有深度地參與到國際大型研究計(jì)劃中，才能有效跟進(jìn)前沿?zé)狳c(diǎn)技術(shù)研發(fā)，掌握最先進(jìn)的深海技術(shù)。 同時(shí)，以區(qū)域熱點(diǎn)問題為基礎(chǔ)，積極倡導(dǎo)以我為主的國際大型深海觀測和研究計(jì)劃。
3.4 組建專業(yè)的深�？茖W(xué)技術(shù)機(jī)構(gòu)
我國在深�？茖W(xué)技術(shù)領(lǐng)域形成了分布于國家海洋局、中科院、高等院校以及大型開發(fā)公司如中海油、 中石化等的研發(fā)隊(duì)伍。但研發(fā)力量分散，這種分散、重復(fù)、小規(guī)模、低水平的研發(fā)力量缺乏國際競爭力。 因此，迫切需要針對(duì)深�？茖W(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域，圍繞國家重大需求，創(chuàng)新體制機(jī)制，打破部門行業(yè)壁壘，加強(qiáng)國內(nèi)創(chuàng)新單元深�？萍剂α康恼虾腿诤稀�
中科院正在籌建的深海研究中心正是應(yīng)對(duì)深海研究的現(xiàn)狀而進(jìn)行的戰(zhàn)略布局，在研究中心的建設(shè)中，應(yīng)瞄準(zhǔn)深�？茖W(xué)研究前沿?zé)狳c(diǎn)問題，集中國內(nèi)涉海研究單位的優(yōu)勢力量，圍繞深海科學(xué)和資源勘探規(guī)模開發(fā)等目標(biāo)，組建具有國際競爭力的中國深�？茖W(xué)技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，成為有效支撐深海資源勘探開發(fā)和深�？茖W(xué)研究的關(guān)鍵技術(shù)力量。
3.5 核心技術(shù)的突破
我國深海技術(shù)設(shè)備國產(chǎn)化率較低，海洋儀器進(jìn)口率約占 95%，技術(shù)總體水平與國外先進(jìn)水平相差 15—20 年。 在深海探測觀測技術(shù)、資源開采技術(shù)、深海空間利用技術(shù)、深海環(huán)境保護(hù)技術(shù)以及深海裝備技術(shù)中，首先要充分借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，但對(duì)于受制于人的核心技術(shù)要努力組織隊(duì)伍進(jìn)行自主研發(fā)，聯(lián)合攻關(guān)，以關(guān)鍵核心技術(shù)為突破點(diǎn)，尋求以點(diǎn)帶面，達(dá)到整體技術(shù)的突破，如熱液硫化物開采技術(shù)、天然氣水合物的保真采樣技術(shù)、深潛器(HOV)技術(shù)、深海浮標(biāo)技術(shù)。
3.6 體制機(jī)制創(chuàng)新
深海研究涉及到多領(lǐng)域、 多學(xué)科的研究， 我國必須針對(duì)深海的特殊環(huán)境條件，大力扶持海洋科技企業(yè)，發(fā)揮企業(yè)在海洋技術(shù)創(chuàng)新中的主體作用，發(fā)揮科研院所和高校系統(tǒng)的基礎(chǔ)地質(zhì)理論研究、勘探與數(shù)據(jù)處理技術(shù)的優(yōu)勢，優(yōu)化科技力量布局，建設(shè)以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的海洋技術(shù)創(chuàng)新體系，構(gòu)建開放、流動(dòng)、競爭、協(xié)作的運(yùn)行機(jī)制。 鼓勵(lì)具有先進(jìn)知識(shí)和技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)加入到深海資源開發(fā)的行列，以技術(shù)入股或特批開發(fā)權(quán)限或并入大公司等多種方式吸引國產(chǎn)技術(shù)在深海資源開發(fā)中的應(yīng)用，吸引國內(nèi)一流科研機(jī)構(gòu)投入深海技術(shù)的開發(fā)隊(duì)伍中。
3.7 人才隊(duì)伍建設(shè)
任何科技的發(fā)展與進(jìn)步，人才都是第一位的。 根據(jù)我國深海研究的目標(biāo)、任務(wù)，組織一批相關(guān)機(jī)構(gòu)的科技人員及研究生進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn);選拔一批科技人員出國學(xué)習(xí);組織國內(nèi)大洋鉆探領(lǐng)域的專家參加 IODP 相 關(guān)航次，承擔(dān)相關(guān)調(diào)查、研究、計(jì)算、測試分析任務(wù)，通過實(shí)際工作造就大洋鉆探人才。 逐步形成一支學(xué)科齊全、能獨(dú)立調(diào)研的大洋鉆探科技隊(duì)伍;通過各種方式培養(yǎng)出大洋鉆探中青年學(xué)術(shù)帶頭人。 建立健全激勵(lì)機(jī)制，營造良好的人才創(chuàng)業(yè)環(huán)境。——論文作者：李穎虹 任小波
