董彦辉就职的国家海洋二所就坐落在杭州城西。很多人走过路过,并不知道这里是藏龙卧虎的地方,里面的科学家要么埋头写报告,要么在户外科学考察。这个户外,可不是搭帐篷郊游,很有可能是几千米深的大洋深处。
中国并非传统的海洋强国,却在蔚蓝的海洋中描绘出一幅幅令世界赞叹的画卷。奇迹的背后,是一代代深藏功与名的科研英雄。
奋进新征程建功新时代
变化里看中国
“上天入地”去科考
眼前这块石头,看起来很普通。它是我爱人带着女儿爬宝石山,捡回来的。我带去实验室测验,发现这是一块火山岩,大约形成于1.28亿年前。
这就是搞地质学带来的乐趣之一吧。
我叫董彦辉,就职于国家海洋局第二海洋研究所海底科学重点实验室。我常和人开玩笑:我们搞地质的上天入地,无处不去。像我吧,上过“世界屋脊”青藏高原的“无人区”,下过太平洋的海洋深处——我是乘坐咱们国家第一艘深海载人潜水器“蛟龙号”去的。
下面,我就把自己“上天入地”的故事说给你听。
董彦辉拍摄的“蛟龙号”入水过程
远远望去,能看到前人用沙袋在沼泽地里铺出来的一条小路,但就是过不去
我是一名80后,出生在产煤大省山西。从小听得最多的是,某某地方又发现了一处煤矿。我就在想一个问题:这地底下的煤是怎么来的?为什么偏偏咱们山西有这么多煤?
等我考上了中国地质大学地球化学专业,这些疑惑全都迎刃而解。山西地处太行山脉,原始时期这里是一大片森林和沼泽,累积了大量的泥碳,经过漫长的地壳运动,被埋入地下,演化为丰富的煤炭资源。
本科毕业后,我到中国科学院广州地球化学研究所的岩石地球化学专业继续深造,“研(死)究(磕)”的对象就是开头提到过的火山岩。火山岩是随着火山中的岩浆喷发冷却后形成的岩石,它能带来许多地球深处的信息。
2003年9月,我跟着导师,首次进入青藏高原“无人区”科学考察。我们从广州直飞拉萨,再租车,准备前往海拔5000多米的羌塘国家级自然保护区。
第一晚住在班戈县时,我出现了严重的“高原反应”,嘴唇发紫,喘不过气,导师都做好送我回去的准备了。幸好熬了一宿,第二天醒来,人居然没事了。
我们继续前往双湖区。雨季刚过,道路十分泥泞,车轮很快陷入泥潭。当晚,只能搭帐篷过了一夜。天亮后,有一辆大货车路过,才帮我们把车拽了出来。
谁知更大的拦路虎在后面。汽车驶向“无人区”途中,遇到一片汪洋沼泽。远远望去,能看到前人用沙袋铺出来的一条小路,但就是过不去。我们只能原路折返。
第二次去羌塘保护区,我们选择在次年春天,和成都地质矿产研究所的伙伴一同出发。
经历了一个干燥的寒冬,“无人区”的沼泽地成了硬路面,好走了不少。一些湖面还结着厚厚的冰,车可以直接从冰面驶过。
我们计划去的区域叫多格错仁,那是一个东西向展开的狭长咸水湖,西藏第三大湖,面积达到400平方公里。
这一次,我们顺利抵达了。
那时还没有智能手机和卫星地图,我们靠着1:50000的地形图和GPS走完了全程
我深切体会到了在“世界屋脊”科考的艰难。
就说饮用水吧。在藏区,咸水湖随处可见,但要找个淡水湖可就难了。难怪藏民们把淡水湖称作“圣湖”。
根据前人的经验,我们觅到一条河,河里的水能喝,但味道很怪。后来才弄明白,原来河上游的水源处有很多石膏岩,常年冲刷下,水就成这怪味了。
晚上借住在藏民家,有时也睡在羊圈里。将羊粪清理干净,搁上一块垫子,羊圈马上变得暖和。
出于安全考虑,科考队员一般不在野外露营。如果临时搭帐篷过夜,也会尽量远离人和动物,挑选没有牛羊粪便的区域。常常一觉醒来,睡袋紧靠鼻子和嘴巴的地方都结冰了。
偶遇过两次野狼,我们和它们互相远远看着,倒不可怕。“无人区”随处可见成群结队的藏羚羊和野牦牛,懒洋洋地嚼着地上的枯草。野驴喜欢和我们比速度,在车子边上狂奔,还非要从车头绕过去,才算胜利。然后留给我们一群洒脱的背影,扬长而去。
那时还没有智能手机和卫星地图,我们就靠着1:50000的地形图和GPS,走完了全程。
那些地方已经荒无人烟了,科学家只能现场取名。像那座山叫“乱青山”,那个湖叫“恒梁湖”
这张珍贵的地形图是上世纪70年代绘制的。
听前辈说,那时才叫艰苦。绘制前,先用飞机航拍,画出草图,再实地调测。那时候汽车少,负责调测的科学家是赶着牦牛进的“无人区”,待了好几个月才出来。
为了绘制精准,他们角角落落都要走到。地形图上,南边的那些山、湖用的都是藏语,因为还能碰到藏民,问下山和湖的名字。再往北,山川和湖泊就成了汉语名字。
因为那些地方已经荒无人烟了,当时科学家只能现场取名。像我采样的那座山叫“乱青山”,水有石膏味的那个湖叫“恒梁湖”。
从西藏回来,我研究火山岩的论文《存在比桑日群弧火山岩更早的新特提斯洋俯冲记录么?》在国内权威刊物《岩石学报》上发表了,明确了事关喜马拉雅造山运动的新特提斯洋俯冲消亡的记录。
最近我在网上查了一下,这篇论文被人引用次数还挺惊人,绝对是一个惊喜!
我们国家钴的储量不到10万吨,假如能把海底的稀有金属都采集利用起来,那可就不得了了
2008年,我入职国家海洋二所,研究领域也从地上转向了海洋深处。
古罗马哲学家西塞罗说过:“谁控制了海洋,谁就控制了世界。”就像当年美苏两个超级大国搞“太空大战”一样,现在很多国家都在海洋领域各自发力。
探索海洋靠航行,航行就得有海洋地形图。最早的海洋地形图并不是测出来的,而是海洋物理学家根据洋流、气候等外界因素计算出来的,其精准度可想而知。
二战后,全球进行了大规模的海洋调查,第一次用声波测试海洋深度。船只一边航行,一边用声呐设备往下发出一个声波,声波探到海底后返回。设备每收回一个声波,就记录一个点。一趟航行下来,就是一段密密麻麻的点。船回程时,再重复一遍相同的操作。
受风向、洋流影响,测量的来回路线无法百分百重叠,但比起以前,这样测出来的数据已经精准很多。
举个例子,我们国家的南海地形图就是科学家们前后测绘了几十年的结果。上世纪90年代,国家用当时最先进的声呐设备,一排声波点呈扇面下去,一次可以测8公里宽度,就这样,还测了很多年,才把南海的地形图画出来。
人类掌握了精准的海洋地形图,就像拿到了一把打开海洋研究大门的安全钥匙。海洋科学的研究领域十分广泛,包括物理、化学、生物、地质过程等多方面。我主要是对海洋地质资源,如海底的多金属结核、富钴结壳等进行研究。
钴能干什么?它是三元锂电池的阳极材料,是新能源发展中最重要的金属之一。我们国家钴的储量不到10万吨,基本靠进口。有朝一日,假如我们能把海底的这些稀有金属都采集利用起来,那可就不得了了。
我参与过“蛟龙号”“海龙号”“潜龙号”三大潜水器科考任务,人称“老大洋”
这些年,我几乎每年都会跟着课题组出海,从一名年轻队员、到组长、首席科学家助理、再到首席科学家,还同时参与过“蛟龙号”“海龙号”“潜龙号”三大潜水器科考任务,人称“老大洋”。
海洋科考一般以一年为周期,出海前一年要写任务论证,审批通过后,再设计航线,写实施方案,一切就绪,开始做出海准备,海上一呆就起码两三个月。
在海上,我们每个人都有自己的科研任务,采集样本、装备试验、常规调查、学术讨论、准备文件等,很多任务都必须交叉完成,异常忙碌。大家各自安排作息,见缝插针休息,一天中,也就晚饭后,人最齐,能互相照一面。
海上不确定因素很多,偶尔遇到恶劣天气,只能暂停作业。印象特别深的,有天晚上我正在写报告,海上突然起了十级大风,我连人带凳子“唰”一下,晃到了桌子的一头,再一个回头浪,我又“唰”一下晃到了另一头,所以船上的凳子、桌子从来不能安装轮子。至于晕船、呕吐,这是每个海上人必经的过程,吐着吐着就习惯了。
2009年,我第一次出海,从广州出发。当时我国现代化的科考船只有一艘“大洋一号”。到现在,就10来年,科考船数量多达50多艘,还有载人的、遥控的……各种世界一流的下潜设备。
最早,我们圈里流行一句话是“有什么设备,采什么东西”,言下之意就是设备很局限,你再有什么高大上的设想,都无法实现。而现在,能限制你的,是自己的想象力,只有想不到的,没有做不到的。
我的几次出海经历,就见证了好几个“第一次”。2009年我第一次出海时,恰好遇上“声学深拖”设备的首次投放试验,它能高精度勘测海底地形。
除了硬件的迭代,科研工作者的海上生活条件也发生了翻天覆地的变化。
以前,国内没有船用造水机,海上的科研人员限制淡水使用,最难的时候每人一天分不到一桶淡水,只能用来喝。洗澡怎么办?等着海上下雨,走到甲板上淋个雨,就算洗澡了。
这些还算小问题,出海最大的“困难”是忍受背井离乡的寂寞。听过来人说,过去船上一张报纸的中缝都要看上好几遍。
当时有个男队员,父母不会用电子邮件,他也没女朋友。每天这时候,他就特别落寞,一个人长吁短叹,冒出来一句“好想收到一封邮件啊,哪怕是‘发错了’也行啊”。
我们按计划抵达了采薇海山的半山腰。蛟龙号不仅可以着陆,还能悬停,非常厉害
2013年6月,我和同事乘坐科考船出发,参与了国内第一艘自主设计、集成研制的载人潜水器“蛟龙号”试验性应用航次,前后时长达三个多月。
我作为蛟龙号第71潜次右舷科学家,平生首次深入大洋海底探索深海的秘密。
那天,载着“蛟龙号”的“向阳红号”从厦门向东出发,大约行驶了20天,到达太平洋的深海处。这次出航,“蛟龙号”计划完成数十次不同线路的下潜作业。每天的安排是:早上七点布放,下午五点前回收,避免夜间作业,海中时长10小时左右。
第71次下潜人员共三位,两位英雄潜航员和我这名科学家。
下潜的前一天,我吃得很少。出发当天,水也尽量不喝。毕竟在舱内的10个小时,每一分钟都很精贵。而且“蛟龙号”内部空间不大,就比一张办公桌大一点,上厕所也不方便。
待三人入舱后,科考船的机械臂缓缓吊起蛟龙号,向着海面慢慢布放。也就1、2分钟吧,蛟龙号没入海水,只留出红色的顶露出水面。这时,两个等候在边上的蛙人游过来,把蛟龙号顶上的吊环拖开。
经过水面短暂的晃动后,水声通信建立。等注水完毕,“蛟龙号”开始无动力下潜。我拍摄了一段下潜过程中的视频,渐渐看不到海面的亮光,然后越来越黑。黑暗中,有些发光的海洋生物忽闪而过,还来不及摁快门,就转瞬即逝了。
下潜过程中,我们看见海星、海葵、海参、珊瑚、海虾、海蛇尾、海百合等奇形怪状的海洋生物。海参是透明的,被“蛟龙号”的灯光反射回来,特别亮。我们还碰到一根长达2、3米的珊瑚,成功采集回来。我拍到了排骨状的海绵、正在吃海绵的虾、曾经几度繁荣(石炭纪和二叠纪)但现代只能苟在海底深处的海百合(动物,非植物)……深海中的生物数量比预想中多很多,最密集的时候,平均1分钟出现一个海洋生物。
整个下潜过程大约1小时,我们按计划抵达了采薇海山的半山腰。“蛟龙号”不仅可以着陆,还能悬停,非常厉害。
等待我的是6桶水的洗礼——这是深潜的传统,第一次下潜或者潜深打破个人记录,回来后都会被浇水,让人彻底记住海底的冰冷
这片区域就如预期一样,布满了厚厚的富钴结壳。我负责拍照、拍视频,寻找有科学研究价值的对象,潜航员则控制“蛟龙号”的机械手尽可能多地采集样本。
等了约莫半个小时,我们被拉上了甲板,等待我的是6桶水的洗礼——这是深潜的传统,第一次下潜或者潜深打破个人记录,回来后都会被浇水,让人彻底记住海底的冰冷。
自从我乘坐“蛟龙号”归来后,学校、社区都邀请我去做科普讲座。现场无论大人还是小孩,都听得津津有味。我也希望更多人能体会到地质学的乐趣、了解海洋的秘密。
如今,我依然奋斗在海洋科研第一线。继“蛟龙号”之后,我国又自主研发了深潜器“深海勇士号”和“奋斗者号”,“奋斗者号”在马里亚纳海沟展开万米海试,创造了中国载人深潜新纪录。
我虽然没有乘坐“奋斗者号”,但我设计了一条深入马里亚纳海沟的下潜线路,帮助朋友搭乘“奋斗者号”成功下潜。