海平面2000米以下的未知之谜

汪品先办公室的墙上，悬挂着一幅全球地图，深蓝色所代表的水深超过2 000米的深海，占据60%的视野。可是，人类对深海海底的了解，还不如对月球、火星表面来得多。

那里曾被认为是一个黑暗、寒冷、高压、了无生机的世界。人类直到“二战”之后的半个世纪，才慢慢对这个巨大而神奇的世界有所了解：先是发现地球上最大的山脉在海底，这才弄明白地球表面的板块构造——生成板块的海底山脉上会喷出热液，板块消失在海沟底下时会发生地震。后来，人类又在深海和海底发现了与地球上依靠氧气和光合作用的生物圈完全不同的“暗能量生物圈”，这个海底下的生命世界竟占了地球总生物量的30%。

汪品先说，海平面2 000米以下的精彩，真是说不尽，道不完。

热液是从海底火山活动频繁的大洋中脊山顶喷涌而出的高温液体，通常温度高达两三百摄氏度。这种液体中含有大量丰富的化学物质，可以为其他生物提供养料。在黑暗、寒冷如荒漠的海底，它就像一个个绿洲，形成蔚为壮观的热液生物群。

丁抗教授是汪品先的同事，他是潜入千米以下深海的第一位中国人，他曾这样描述热液生物群——海底世界不仅宁静，而且很干净，看不到水草，绝大多数情况下看不到鱼和任何生物，偶尔会看到海绵，而当你看到有生命迹象，如螃蟹等时，就离热液很近了，看到热液时就是另一个世界了，非常壮观。

“在热液口，经常看到长长的管状蠕虫，它们一无口腔，二无肛门，就靠一肚子硫细菌共生，提供营养。”汪品先翻出几张图，那是国外深潜器拍摄到的热液生物群的实物照片。他说，在海底之下的岩层中，还有数量更为庞大的原核生物，它们早已埋在地下，有的已享有数百万年以上的高寿，是地球上真正的“寿星”。它们为了适应“水深火热”的环境，在暗无天日的岩石狭缝中长期“休眠”，只有岩浆活动带来热量与挥发物，它们才会突然活跃起来重返“青春”，甚至从热液口喷出，造成海底微生物的“雪花”奇观。

这些热液区就是地球深部的“窗口”。海水下渗到海底以下两三千米与岩浆相互作用，将金属元素带上来，形成富含硫化物的黑色热液从海底喷发出来，这些热液渗入周围岩层或裂隙中冷却后，其矿物金属化合物释出并沉积，便逐步形成金属硫化物的矿脉。

“20世纪六七十年代以前，科学家就在海底发现了锰结核，后来又发现了钴结壳，再后来是大洋中脊热液口的金属硫化物。每一个发现都引起一阵热潮。”汪品先说，现在最引人注目的是新发现的天然气水合物“可燃冰”。据估计“可燃冰”中碳的储量超过目前全部矿物燃料的总和，有希望成为未来能源的主体。同时，在天然气水合物释放区的周围，又形成了依靠甲烷细菌释放能量而生存的“冷泉生物群”。(www.xing528.com)

最近，日本在太平洋海底发现了稀土资源，其可采储量超过陆地1 000倍。汪品先说，海底之诱人，就在于人类对它还有太多未知。

要发现更多深藏在海底的“未知”，就必须从根本上去了解海底在整个地球各种圈层中所处的位置、发挥什么样的作用，现在的海底究竟是怎样形成的。

已有很多发现，打破人们的惯常想法。例如，海底是“漏”的。以前，我们总认为江河湖水流到大海便是终点，但汪品先告诉记者，在俯冲带，大洋板块带着水下沉到地幔深处。实验表明，玄武岩和安山岩的大洋壳可以含1%—2%的水，深入到俯冲带200千米以下。地质历史上带入地幔的水，可能相当于现在大洋海水总量的四分之一。

“纵观地球史，最早形成地球的物质中有2%的质量是水，而今天表层系统中的水只占地球质量的0.02%，除去逸失者外，其余应当留在地球的深部。”他说，“这一发现改变了人们以前对水循环的认识，除了地表水循环，大洋底部也在进行着水循环。”后来，对东太平洋胡安·德富卡中脊的钻井观测发现，海底之下还有地下水，宛如地下的“海洋”，从洋中脊到俯冲带，每年至少流动30米。

“海底地下水经常会溢出，在岸边可能是淡水，大洋底的可能是咸水。”他介绍，有人研究后提出，大西洋的海底地下水输入量与河流的输入量相当。根据推算，全大洋海水每隔500万年到1 100万年都会到海底热液系统中循环一周，如果把洋中脊两翼的扩散对流也算上，循环周期则减为100万年。地球内部产生的热通量，25%—30%由大洋热液系统向外输送，“这些都是影响海水成分、地球环境的大事”。

除了水循环，大洋海底在全球碳循环中扮演的角色同样举足轻重——碳在土壤中停留的时间以百千年计，那它在海洋中停留的时间则以万年、10万年为尺度。多年前汪品先就提出，地球系统科学的研究必须将表层系统与地球深部结合起来。“由表及里”是认识的规律，越来越多的证据表明，地球表层看到的现象，根子在深部；缺了深部，地球系统就无法理解，越是大范围、长尺度，越是如此。这也是他为何要极力推动“南海大计划”的原因。