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汪品先院士:南海——深海科学的天然实验室

汪品先

中国科学院院士

同济大学海洋与地球科学学院教授

当今世界的海洋里,可以说南海受到的关注度最高。南海面积还不到世界大洋的百分之一,可是经济、政治和军事上重要性之高,与其大小不成比例。对于中国来说,平均深度1 200 多米的南海,就是我们岸外主要的深海。

人类历来在海面和海岸上开发海洋,二次大战之后才开始进入海洋内部。就是这短短的几十年,不但改变了人类对于地球的认识,而且发现了一个完全陌生的深海世界。

我们谈论地外的“暗物质”“暗能量”,其实地球表面的深海就是个“暗世界”:浩瀚大洋95% 的海水没有光线,底下生活着见不得阳光、谈不上光合作用的“黑暗生物圈”。

因此,到南海去探索深海之谜,既是我国科技界面临的学术挑战,也是振兴华夏的历史使命。

我国的深海科学起步虽晚,发展速度却是全球最快,经过20 多年的努力,已经取得了举世瞩目的成绩,而突破点就在南海。

南海最深5 000 米,水柱的压力就有500 个大气压,因此深海探索全靠高技术大洋钻探、海底观测和深潜技术是探索深海的“三深”技术。三者之中又以大洋钻探对科技水平和经费投入的要求最高,因此50 年来始终全球“抱团”,依靠一个国际计划合作进行。

中国1998 年加入国际大洋钻探计划,1999 年就在南海实现了第一个大洋钻探航次,研究东亚季风。2014—2018 年间,又在南海完成了四个航次探索海盆成因,在4 000 米上下的深海底里钻探基岩,使南海一举成为大洋钻探研究程度最高的边缘海。

深海探索要求大规模跨学科、跨系统的合作。国家自然科学基金委员会设立了“南海深海过程演变”的大计划,为期八年(2011—2018),为中国科学家构筑了在南海大展身手的平台。

八年里不仅有大洋钻探这样的重大举措,而且有“蛟龙”号和“深海勇士”号国产载人深潜器的投产,使得大计划如虎添翼;还有数以百计的深水锚系长期观测,加上大量深海探测航次和仪器投放,使得南海深部探测规模空前。

八年来,南海深部计划硕果累累,今年正是进行成果集成的收获之年。8 月中旬在上海举行的亮点成果汇报会展现了一派丰收景象,本期《世界科学》对此作了专题报道。

深部计划的一大特色在于“立足南海,放眼全球”,无论是研究南海成因得出的“板缘裂谷”,还是气候变化的“低纬驱动”,都是针对地球科学的基本问题提出了挑战传统认识的新观点。

这类创新成果,也体现在深海微生物与生物地球化学方面。本期《世界科学》“大家•科技前沿”栏目刊载的焦念志的文章“微生物碳泵理论揭开深海碳库跨世纪之谜的面纱”就是一则赢得了重要国际声誉的进展。

研究越深入,发现新的科学问题也越多,这可以说是科学研究的规律。南海八年,在深海研究的更高层次上,引出了一批新的科学问题。

在亚洲和太平洋,也就是世界最大的大陆和大洋之间,如何形成了全球3/4 的边缘海盆地?

地球上低纬区的水文循环和碳循环,如何响应地球轨道和海陆地形的变化?

太平洋水注入半封闭的南海深水盆地,又是如何引起大洋和大陆之间的相互作用……

经过八年的研究积累,已经在南海找好了最佳地点,去为这一系列学术前沿问题寻求答案。到那时候,南海将成为世界深海研究的天然实验室:一批深入的科学问题在这里解答,一批前沿的学术之谜在这里解开。当然,世界等级的课题要有世界等级的团队,运用世界等级的手段来研究。

这就是南海深部研究的明天。以中国科学家为主体,以“一带一路”为背景,具有国际合作特色的新一轮南海深部研究计划已经呼之欲出。让我们再接再厉,精益求精,迎接南海深部研究更大的胜利!

本文选自《世界科学》杂志2019年第10期“卷首语”。

[订阅链接:世界科学(1年共12期)]

卷首语 PREFACE

南海——深海科学的天然实验室

专稿 FEATURE

八年沉潜,光耀全球——跟着“南海深部计划”走近南海生命史

(南海深部计划在上海举行的亮点成果汇报会)

天文学 ASTRONOMY

星系的生命和呼吸

物理学 PHYSICS

密码学家找到了免遭量子攻击的算法

化学 CHEMISTRY

化学合成史上首个纯碳环

生命科学 BIOSCIENCE

脑中窥探痛苦

神经科学引入AI得到的启示

医学与健康 HEALTH

2019拉斯克奖公布

早期组织样本残留HIV痕迹

皮肤传感器:健康产业中的革命性力量

生态与环境 earth&environment

冰川消亡:举国哀悼与“永恒”坠落

沙漠盐水池中正在兴起的藻类食品革命

放弃塑料会怎样?

海床采矿时代到来——矿产财富激增的欣喜和海底生物灭绝的恐惧

大家•科技前沿 MASTERS

微生物碳泵理论揭开深海碳库跨世纪之谜的面纱

今日启明星 CAREERS

淋巴瘤免疫疗法的探索者——访上海交通大学附属瑞金医院闫子勋医生

智库观察 THINK TANKS

美国新一届国会将重点关注十大科技问题

科学家访谈 INTERVIEW

离不开昆虫的我们

创新启示录 INNOVATION

现代艺术博物馆内潜藏的技术秘密

科学与社会 SOCIETY

如何在各种癌症新闻中生存

科苑 CULTURE

来自一个颠倒错乱世界的月球讯息

一道差点儿难倒互联网的数学题

微科幻 SCIENCE FICTION

比邻星旧货商店

科学人物 BIOGRAPHY

戴维•索利斯(1934—2019)

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