海底地质学家研究 -海洋地质科学家有哪些

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文|《瞭望》新闻周刊记者张建松

◇想要成为创造型国家，就应该在国际学术界有自己的特色，要致力于形成“中国学派”◇要从追随模仿，提升到联合起来攻重大问题，在技术上问鼎最前沿，在资源开发上探索新的方向　　◇当前国民对科普的需求日益高涨，科普已经形成产业，科学家有义务站出来，为打造汉语科普高地作出贡献　　　　地球表面13亿立方千米的水，97%都集中在海洋里。平均水深3700米的海洋，占据了地球表面71%的面积。人类在陆地上繁衍生息，曾把远离自己的海洋留给了神话世界；一旦透过几千米的水深看到了大洋的真面目，回过头来将会更明白自己脚下大陆的真相。　　　　1936年出生的同济大学海洋与地球科学学院教授、中国科学院院士汪品先，致力于推动我国海洋与地球科学发展，提倡强化科学的文化内涵，并身体力行促进海洋科普活动。2018年5月，他以82岁高龄乘坐我国自主研制的“深海勇士”号载人深潜器，在南海三次下潜采样，被誉为真正的“深海勇士”。2021年11月，甘于奉献、勇于探索的汪品先院士当选为“全国道德模范”。近日，本刊记者专访了这位永远保持着对科学热爱的著名海洋地质学家。　　　　在学科核心问题上取得原创性突破　　　　《瞭望》：党的十八大提出建设海洋强国以来，我国的海洋科技突飞猛进，深海科学研究取得众多成果。你能否谈谈我国的海洋科技现状？　　　　汪品先：我国海洋科技建设确实是突飞猛进。“蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号载人潜水器和“海斗一号”全海深非载人潜水器接连下水，海底观测网大科学工程、天然气水合物钻采船（大洋钻探船）建造相继启动。“十四五”时期，我国深海探索的深潜、深网、深钻“三深”技术可望齐备，论实力将进入国际领先行列。取得这些成绩非常不易，因为我国的海洋尤其是深海科技的发展起步非常晚。这种高速发展，不仅在国内空前，在国际上也是科技史上的奇迹。　　　　再说科学方面，我国的深海探索从太平洋推进到两极，深入到马里亚纳海沟世界海洋最深处。尤其在南海，通过三十余个单位八年的通力合作，完成了规模空前的“南海深部计划”，为我国在南海赢得了科学上的主导权，使南海正在成为世界边缘海研究的典范。　　　　可以说，我国的海洋事业从来没有像现在这样兴旺发达，深海科技也从来没有像现在这样得到全国上下的共同关心。当前我国海洋与地球科学的发展，正处在历史性的黄金时期。现在的任务是要在万马奔腾中保持冷静，在实干的同时也要做好未来规划，才能持续前进。　　　　《瞭望》：此时最需要注意哪些问题？　　　　汪品先：深海探索，自二战后从欧美发展起来，是一部科学和技术携手发展的历史。而作为后发国家，“科”和“技”的融合是我国深海探索需要面对的重要问题。　　　　缺乏全盘协调，容易出现一拥而上、重复建设的偏向。宏观说来，我国海洋科技的发展正走到历史的十字路口，需要考虑发展的转型。　　　　不只是海洋科技，整体讲我国科技界的当务之急，都要抓住大好时机，共同促进科学的转型。当前，我国科技队伍规模和SCI论文数量都已经高居世界第一，下一步就是要从量变到质变，从原料输出型转化为深度加工型。　　　　当代的科学研究和经济发展相似，都在全球化。在经济上，有所谓的“中等收入陷阱”。国际科技界也有类似的分化：发展中国家科学家主要提供材料、数据，属于原料输出型；发达国家的科学家才是将原料加工成型，得出科学结论，属于深度加工型。两者的区别不在文章多少，而是研究类型不同，产生的学术和社会价值更不相同。　　　　这点在包括海洋科学在内的地球科学和宏观生物学领域尤其明显，因为都有很强的地域性。研究全球性问题需要全球资料，不论是发达国家还是发展中国家，数据同样重要。有些自然现象比如说季风，主要就分布在“第三世界”，于是发展中国家也会具有天然的优势。尤其是国土大、人口多的发展中国家，不但提供“原料”，还可以输出劳务，做劳动密集型的分析工作，因此文章数量不少。但是整体上地球科学的发展趋势，却在向系统科学转化，理论创新的前沿在跨越空间圈层和时间尺度的地球系统科学，从现象描述向机制探索转化。　　　　与传统的地球科学相比，地球系统科学从原始数据到科学解释之间的工序增多，“原料”的加工变深。假如我们仍然满足于输出原料和低加工产品，把深加工、高增值的生产留给别人，若干年后将会发现，我国尽管成为更大的数据输出国，论文数量也许更多，而在学术水平上的国际差距却会拉得更大。　　　　所以说，地球科学也需要转型。我国的出口商品，已经从当年的领带、打火机发展到高铁、手机，我国的科学成果也需要向学科的核心问题进军，需要有原创性的突破，这就是转型。从外国文献里找到题目，买来外国仪器进行分析，然后将取得的结果用外文在国外发表，这当然是我国科学的进步，但也可以说这是一种科学上的“外包工”。想要成为创新型国家，就应该在国际学术界有自己的特色，要致力于形成“中国学派”。　　　　警惕“深海陷阱”实现发展战略升级　　　　《瞭望》：你最近说，深海为地球上的生命提供了最大的栖居场所，但是其永恒的黑暗和极端的环境，使得开发者面临巨大的挑战，需要警惕“深海陷阱”。这里的“陷阱”是指什么？　　　　汪品先：指的是深海开发的战略失误和技术失败，原因是人类对深海的了解太不够。海洋200米以下就是永恒的黑暗，我们对深海海底地形的了解还不如火星表面。人类在陆地上经过了几千年的时间，才发展起农牧业，从采集和渔猎进步到农耕畜牧，学会了利用陆地资源。而深海的开发只有几十年，手段还只是采集和渔猎，还够不上陆地上新石器时代的水平。　　　　首先是不了解深海资源的特点。与陆地不同，深海过程演变往往比陆地慢几个量级：锰结核百万年才长1cm，深部生物圈的繁殖周期以千年计。因此陆地“淘金”式的开发不适用，深海开发有待另辟蹊径。　　　　深海的生物资源，不能仅通过渔业手段从深海索取蛋白质，更要着眼于基因资源。深海生物尤其是微生物有着各种各样的“特殊功能”，有的能适应高温高压，有的有着尺度惊人的长寿能力，提供这些特殊功能的基因就是无价之宝。　　　　深海资源量的估算并不容易，而错误的估算会对深海探索造成误导。1965年，美国专家曾提出太平洋海底有上万亿吨的锰结核可以开采，而且增长的速度比采矿还快。这幅聚宝盆式的图景，诱发了海底采矿的高潮。上世纪六七十年代发达国家有上百个航次前往太平洋，70年代以后又纷纷放弃。当时的说法言过其实，深海金属矿的商业开采经济代价太高、环境破坏太大，至今还不容易实现。　　　　另一个重要的教训是根据个别站位的数据，外推到全大洋得出的深海资源量其实并不可靠。比如在深海底下发现的深部生物圈，上世纪90年代根据6个站位推测，全大洋海底下面的微生物占全球活生物量的30%，后来经过大洋钻探核实，从30%降到了0.6%。　　　　再一个“陷阱”就是对技术上的难度估计不足。比如大洋钻探，在上世纪50年代，美国发起时的首要目标就是打穿地壳，采到原位地幔样品；21世纪初日本建成“地球号”大洋钻探船，下水时的口号就是去“打穿地壳”。但是这项目标至今未能实现，其实在地幔的高温高压下进行钻探的技术难点，至今还缺乏有效的解决方案。　　　　更为严重的是技术事故。2010年墨西哥湾一个钻井平台创造了钻井纪录，发现了大油田，就在完井结束的当晚由于防喷系统失灵，发生气喷导致钻井平台爆炸沉没，造成11人遇难、17人受伤，喜事变成了丧事。更为严重的是造成了海底油井漏油，几个月里从1500米深海底涌出了50万立方米原油，造成墨西哥湾北部面积9900平方公里的油污带，给海洋环境和海洋生物带来了深重灾难，经济损失高达177亿美元。　　　　除此之外，还有战略决策上的失误。比如日本为了预警海上地震与海啸，决定建造深海海底观测网。2003年的计划，是在其东面太平洋俯冲带两侧布网。但是2006年改变主意，改为在日本南边建网。不料，就在南边观测网建成的2011年，9.0级的特大地震发生在日本东边而不是南边。于是又用4年时间，在东边的太平洋俯冲带建起了5700千米长的观测网，规模和投入比原来2003年的计划大得多。　　　　总之，人类对深海“暗世界”的探索刚刚开始，有着无比灿烂的前景，但是需要的是创新而不仅是模仿。当前，我国的深海研究和开发也走到了历史的十字路口，格外需要以史为鉴，研究国际先行国家的经验教训。　　　　《瞭望》：随着我国深海科技实力发展，你认为当前我国深海科技战略需要进一步升级吗？　　　　汪品先：对，应该实现战略升级。这些年，我国深海科技发展主要是以追赶发达国家为目标，缺乏国家层面的整体目标。具体说来，在深海设备上追求技术指标，对应用目的和运行效率不够重视；在科学探索上缺乏顶层设计，研究目标分散化、小型化；在能力建设上过多取决于地方和部门的积极性，缺乏全盘协调，出现了低水平重复；在国际层面，深海的科技合作尚待进一步加强。　　　　这些前进中的问题，折射出我国海洋科技发展初级阶段的特点。如何及时实现战略升级，是我们的当务之急。深海探索基本上是以美国为首的发达国家在二战后发展起来的，但走的是一条反复曲折的路。我们需要从中吸取教训，要从追随模仿，提升到联合起来攻关重大问题，在学术上形成特色，在技术上问鼎最前沿，在资源开发上探索新的方向。　　　　为了实现深海科技的战略升级，建议首先要设立“科”“技”结合的国家级深海探索目标。虽然我国目前无论海洋科学还是技术，离国际顶层都还有相当差距，但是已经具备条件，完全可以将科学和技术结合起来共创新路，结合我国地理条件和科学积累，在国家层面提出共同目标。　　　　其次，要全面协调各方面的积极性，实现错位发展。各地方对发展海洋科技的积极性应当鼓励，同时需要相互协调，在全国一盘棋的前提下错位发展、各尽所长，避免做“一窝蜂”式的投入。　　　　第三，建议开展我国领衔的国际科学计划。例如在南海可以组织以我为主的深海国际合作计划，无偿吸收南海周边国家科学家参加，必将赢得世界学术界的热烈拥护。再如国际大洋钻探计划，现在美国因资金链脱落暂时退出，我国可以果断出手，争取和欧盟联手共同领衔，并联合原先被排除在深海科技以外的一些发展中国家，打造深海科技国际合作的新局面。　　　　科学创新要有创新文化的土壤　　　　《瞭望》：2021年，你再次在同济大学开设“科学与文化”公开课。同时还出版了《深海浅说》科普专著，并入驻短视频平台，吸引了大批年轻人关注。你为什么如此重视科学与文化的研究？　　　　汪品先：我做科普，也是从海洋入手的。自上世纪80年代晚期起，我担任上海市人大代表、政协委员已有二十多年，年年提交提案、写书面发言呼吁加强海洋意识、制订海洋国策，后来又在各种干部培训班讲海洋经济和海洋科技。媒体把这些讲话拿去发表，就成了科普，所以那时候我做科普属于无心插柳。　　　　至于有心栽花做科普，那是近十来年的事，具体说是2013年《十万个为什么（海洋卷）》和2020年的《深海浅说》，都是下了功夫做的。2017年和2021年我在同济大学开设“科学与文化”通识课，对我来说那又是另一种形式的科普。　　　　为什么我会把科普看得那么重？　　　　我认为高质量的科普，是科学回归其文化本色的一种途径。科学本来就是文化的一部分，特别是科学创新，必须要有创新文化的土壤；反过来，科学的成果既可以转化为生产力，也可以转化为文化，而我们往往只注意生产力的一面，忽视了文化的一面。我想做的，就是以自己微薄的力量来推进科学的文化内涵。　　　　高级的科普，也是科学发展本身的要求。科学的突破口，往往是在学科交叉的层面，因此要求科学家尽量用行外人也能懂的语言表达自己的成果，而且科学家本人也只有理解透彻，才能够用简单的语言进行表达。同时，科普也是社会的发展需求。随着社会的进步，当前国民对科普的需求日益高涨，科普已经形成产业，科学家有义务站出来，为打造汉语科普高地作出贡献。　　　　近来我的一些科普短视频在网上受到欢迎，其热烈的程度远远超越了我的预期。隐隐约约我有一种新的感觉，感到和年轻人找到了心灵交往的新平台。再说远一点，这种新平台也有可能正在孕育着一种新的文化。中华民族伟大复兴不仅要有GDP，还要有软实力。将现代科学和传统文化结合，创造出新一代的中华优秀文化，这正是我们科学家和文化人的共同责任。
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