千年探秘深海

合报道/本刊记者
余
双
千年探秘深海
大海的底部是什么样的？那片神秘、幽暗的深蓝下，会有另一个世
界吗？好奇心就这样引领着人类，开始了千年深潜历程。

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1870年，法国著名科幻作家儒勒·凡尔纳完成了自己“科幻三部曲”中的第二部：《海底两万里》。

书中，船长尼莫和他的“客人们”一起，乘坐“鹦鹉螺号”，以12公里的时速，在海底旅行了近10个月，饱览了海底变幻无穷的奇异景观和形形色色的生物。

他们途经太平洋、印度洋、红海、地中海、大西洋、南极，最终回到北冰洋。

其间经历了搁浅、土著人围攻、同鲨鱼搏斗、冰山封路、章鱼袭击等困境，一路过关斩将，最终回到挪威海岸。

所有的科幻在一定程度上都是现实的反映和投射。

这本书一经推出便大受欢迎。

“海底旅行”满足了人类对于深海的想象，并且直到今天，仍然在人们心中种下好奇的种子。

书中许多在当时被认为是不可思议的科学预见，今天都已经变成现实。

而书中这短短10个月的深海旅行，恰似人类在不断深潜、探索大海深处的经历。

也许，这种跨越古今的契合是必然，因为人类认识和驾驭海洋的信心，以及坚强的意志和勇敢的尝试，千年以来从未改变。

“豌豆射手”潜下水去
说起潜水，我们脑海中出现的第一个画面可能是，潜水爱好者们穿着高级水肺装置，在海洋五彩斑斓的生物中自由穿梭的场景。

其实，潜水作为娱乐项目仅仅五六十年。

在更早的时候，人类的潜水是为了更加现实的意义——捕捉海产和寻找宝物。

在《尚书》的《禹贡》篇中，记
载了公元前21世纪的贡品，其中就有出自海底的“蠙珠”和“玑”。

这是我国最早关于“潜水采珠”的记载。

美丽神秘的采珠吸引着人们纷1797年，人们发明的可以置于海底的大容量空气槽，但由于太笨重，很快被淘汰
纷加入，产业迅速发展。

潜水技术也随之有了巨大改进。

到明代，人们已经从直接“扎猛子”变成了借助简易工具。

宋应星所著的《天工开物》一书中，记载了当时潜水的工具：一根长绳系在潜水员腰间，一个锡做的环形空管罩在鼻子上。

潜水员通过管子呼吸，在水下感觉憋气不适时，就拉动绳子，水面上的伙伴就立刻把他提出水面。

不过这项技术十分粗糙，和拿根空芦苇伸到水面呼吸空气无本质区别。

在无法自由呼吸的水底，会感受到一种浓重的窒息感，让无数人望而却步。

不过，这也往往能吸引喜欢探险的勇者和奇思妙想的艺术家。

相传在公元前四世纪，亚历山大大帝就曾经亲自在玻璃罐中潜入海底，而500年前的达·芬奇还设计过皮质的潜水服。

不过，少数勇者和艺术家无法推
动整个行业系统性的前行，真正的进步还需要依靠科学技术的进步。

大家在日常中应该接触过这样一个实验：将一个杯子倒扣入水中时，杯中并不会进水，而是依旧被空气占满。

那么，如果把这个玻璃杯制成大到可以装下一个人呢？
根据这个原理，十六世纪时，最早的水下呼吸装置——潜水钟诞生了。

过去被限制于憋住一口气的潜水历史，也因潜水钟的出现有了巨大的飞跃。

但为了更多地探寻海底宝藏，人类当然不会只满足于这一“钟”子的空气。

1771年，一位英国工程师约翰·斯梅顿在潜水钟的基础上，发明了一种空气泵。

通过这个空气泵，空气可以通过软管被运送到潜水钟上，向钟内源源不断地提供氧气。

潜水钟内氧气是有了，但它累赘的设计，还是大大地限制了人类在海底大展拳脚。

这时，一位勇士出现了。

All Times 古今中外
Reading 月读潜水是一件极其危险的活动，而在水底的窒息感，更是使许
多人对美丽的大海望而却步
就在空气泵诞生后的第二年，法国科学家弗里蒙特设计出一个可以让人自由活动，并能实现“再呼吸”的装置。

这个装置穿在人身上，有点像“豌豆射手”，但是却能让人自由地活动四肢。

这副装备更大的亮点在于，在头盔上有两根管子，一根用来吸气，另一根用来呼气，因而可以实现人在水下的“循环呼吸”。

这个装备可以说是世界上第一台独立封闭的氧气装置，在法国当地被广泛应用。

但糟糕的是，这个设备有个硬伤，就是两根管子通向同一个氧气罐内。

也就是说，吸入的气体，就
是其呼出的气体，而氧气总有耗尽的时刻。

所以，非常不幸的是，在一次试验中，弗里蒙特在装置里待了25分钟，便因缺氧停止了呼吸。

升级“蛙人”探秘浅海
一次意外并没有阻止人类探索的脚步，反而激发了发明家对“自给空气”概念的兴趣。

各种千奇百怪的潜水装置，如雨后春笋般出现。

1797年，一个德国发明家发明了可以置于海底的大容量空气槽，但由于太笨重，很快被淘汰；1810年，出现了斗篷型潜水服；1819年，德国人制造的潜水服，由地面上泵入空气供潜水员呼吸；英国的威廉·詹姆斯，在1825年开发出能够贮存压缩空气的金属容器，然而，因为压力的原因，金属容器中的氧气只能维持7分钟，缺乏实用性。

问题还远不止这些，折腾了一个世纪之久，这些呼吸装置都未能解决一个核心的问题——在压强大的深海如何呼吸？
从水深10米处开始，深度每增加10米，水压就会增加约一个大气压。

所以每个深度的水域，都需要氧气装置供给人体不同压强的空气。

如果没有气压调节装置，凭个人难以完成呼吸。

直到1860年，法国工程师Rouquayrol 出手，才解决了这一问题。

他发明了史上第一个呼吸调节器，并为其成功地申请到了专利。

这个呼吸调节器的原理与我们现在所用的水肺调节器原理几乎相同，通过几个阀门分级的形式，来控制输出气压的大小。

不过说来奇妙，这个装置起先并非用于潜水，而是用于火灾现场或矿井。

后来，法国海军发现了这门技术，才变成现代水肺潜水的重要装置。

有了这个调节器的原理基础，发明家们卯足劲，不断改进水下呼吸的设备，实现了各种突破。

水肺的发展也明确地分为两种模式和发展方向——开放式和闭路式。

开放式水肺的系统比较简单，它只提供压缩空气，供给潜水员使用。

今天的水肺大多数都使用该种
器材。

封闭式呼吸系统则复杂些。

它又称循环
式呼吸器，可提供呼吸循环。

潜水员在使用
供气后，系统会将二氧化碳吸收，并重新注
入适当的氧气，再供潜水员使用。

这种封闭
式水肺一般应用于工业或军事等，等级需求
更高的潜水活动。

历史上闭路水肺出现得比较晚。

到1876
年，第一种成功实现循环呼吸的装置才诞生。

当时，一位英国水手Henry Fleuss发现人类呼
吸时，只会消耗部分氧气。

所以，呼出的废
气里，其实还有不少的氧气夹杂在其中。

为
了不浪费氧气，他决定探索废气的回收。

他的自给式呼吸器包括一个橡胶面罩和
铜管连着氧气装置。

铜管里有用氢氧化钾浸
泡过的绳索，因为氢氧化钾可以与二氧化碳
产生反应，从而可实现氧气的再回收。

也因
此，在水下的潜水时间被拉长到3个小时。

利用封闭式的水肺装置呼吸时，不需要
把废气排到水中。

这也就意味着，潜水员呼
吸时不会出现气泡，隐蔽性更好。

所以在第
二次世界大战期间，这个特点被美国海军盯
上了。

1939年，美国的朗伯森为美军开发出了
一种更高效率的氧气循环装置。

利用这个装
置，美军培养出了一大批优秀的“蛙人”。

在“蛙人”之后，雅克·库斯托和压缩
气体工程师埃米尔·加尼昂一起在1943年改
良了开放式的水肺装置。

这种装置只有在潜
水员吸气的时候，才会以周围的水压一样的
压力环境供气。

它的出现极大地改变了人类
探索海洋的能力，成为现代休闲潜水普遍使
用的呼吸装置。

此外，雅克·库斯托还是历史上最著名
的潜水员，被称为“现代潜水之父”。

他著有
《通过水下18米》《静谧的世界》《活跃的大
海》《雅克·库斯托:海洋世界》等一系列水
2020年11月10日，中国首艘万米级载人潜水器“奋斗者”号成功下潜马里亚纳海沟“挑战者深渊”，坐底深度达10909米。

这不仅刷新了我国载人深潜纪录，也让中国成为第二个实现万米深潜的国家。

下拍摄作品。

不但极大地推动了人类的潜水运动，还用自己的视角，让世人一览水下的奥妙。

历史上这场长达4个世纪的装备接力赛，才在这个时间节点暂告一段落。

但只要人类的好奇心一天不消失，这场接力赛就不会有结束的一天。

勇者奔往“地球深渊”
根据海水深度，国际海洋科学界将不同深度的海分别命名为浅海、半深海、深海。

而在这三者之外，6000-11000米的海被称为“深渊”。

据统计，地球上共有46个深渊带，最深处是马里亚纳海沟的“挑战者海渊”，深达1.1万米。

马里亚纳海沟最深处的高压、极寒和黑暗使人们相信那里是“生命的极限”。

对马里亚纳海沟大感兴趣的并不仅仅是海洋生物学家，地质学家们也希望研究马里亚纳海沟以揭开世界各大陆的形成和演化之谜。

深渊区内的海洋生物、海洋生态、海底地质等对地球生态、气候、生命起源、地震预报等研究具有重要作用。

大海极深处的奇幻景观也吸引着人类跃跃欲试。

不过，要知道，全世界登上珠穆
拉玛峰的探险家大概有超过4000人；有来自41个国家的566人进入了太空，这其中有12个人在月球上行走；然而，抵达过海洋最深处的只有4人，可见下潜海洋最深处所要承担的挑战和风险并不亚于着陆月面。

人类第一次探险“挑战者深渊”是在1960年，当时，瑞士探险家雅克·皮卡德和美国海军中尉唐·沃尔什乘坐“德里雅斯特”首次挑战。

这艘潜水艇由两大部分组成，上面部分是个装满汽油的容器，提供浮力，下面部分就是两位探险家用以栖身的圆形密封舱。

“德里雅斯特”号靠重力下潜，在装置经过9000米的时候，装置因受不了强大的压强出现裂痕，整艘船不停晃动。

探险者们冒着必死的决心继续下潜，这才如愿来到海底。

抵达“挑战者海渊”后，两位探
险家观察窗外，在这样漆黑的深海世界，他们看到了游荡着的小虾似的生物。

这是人类第一次证明生命、乃至于复杂的生命能够在这种高压、深寒和黑暗的地方存活。

要知道，这里的压力是海面压力的1000倍，早已被判定为生命的禁区。

这次下潜，探险者们只在海底待了20分钟，甚至连拍照的机会都没有。

当时，他们还乐观地估计，探索深渊会成为一项热门活动。

然而没有料到，身处冷战的美国很快就对这一探索活动丧失了兴趣。

此后，人类的身影就暂时在这里
All Times 古今中外
Reading 月读现代科学意义上的潜水技术应当从17世纪末期哈雷发明了世界上第一个潜水钟开始算起
消失了，深潜器成为了人类的眼睛，时不时下去“看一看”。

30多年后，日本无人驾驶深海潜艇“海沟”号重新抵达了挑战者深渊。

2009年5月，美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的无线遥控机器人潜水艇“涅柔斯”号又一次到达“挑战者海渊”。

探索马里亚纳海沟是一个艰难的过程，几艘杰出的深潜器发挥了关键作用。

如今，“德里雅斯特”号已经“功成身退”，进了博物馆；“海沟”号在2003年的一次下潜后不知所终；“涅柔斯”号也于2014年探测新西兰东北的克马德克海沟时失踪。

2012年，著名导演卡梅隆乘坐“深海挑战者”号潜水器抵达“挑战者海渊”。

他成功深潜到海面以下11千米的地方，在这里，潜水器承受的压力相当于10万个人压在上面。

也就是说，一旦说潜水器出现了问题，发生了爆裂，舱内的人会一瞬间被压成粉碎。

这是人类第二次探底马里亚纳海沟，卡梅隆成为单枪匹马潜至“地球最深处”的第一人。

此后，这个意味着深度极限和生命禁区的“挑战者海渊”又一次暂时恢复了平静。

直到7年后，这里才又一次出现了人类造访的身影。

2019年4月8日和5月4日，美国探险家维克多·维斯科沃连续两次下潜
深度到达10928米，刷新了人类深潜的记录。

他乘坐的深潜器“限制因子”，造价3700万美元，流线型的身躯能向斧子一样，快速垂直切入海水。

这也是世界上第一个商用、且可重复利用的潜水器。

几乎同一时间，中国的科研团队在紧锣密鼓地进行相关技术突破。

2020年11月10日，中国首艘万米级载人潜水器“奋斗者”
号被布放至马里亚纳海沟，向“挑战者深渊”的万米海深发起冲击。

8时12分左右，“奋斗者”号成功坐底，坐底深度10909米，刷新了中国载人深潜纪录，也让中国成为第二个实现万米深潜的国家。

涉浅水者见鱼虾，入深水者见蛟龙。

“上天、入地、下海”是人类拓展活动空间的大方向。

在这个过程中，勇气、智慧不断被彰显。

渐入深境的人类，正在以更加广阔的目
迄今为止，全球仅有4人潜入马里亚纳海沟“挑战者深渊”，远远低于登月人数
2019年4月8日和5月4日，美国探险家维克多·维斯科沃乘坐深潜器“限制因子”两次下潜马里亚纳海沟，深度到达10928米，刷新了人类深潜的记录。