深海采矿计划的海上试验

编译 陈轶翔

探索未知的深海世界，科学家需要边做边找答案。

在富含金属结核的克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）海域，有一种海葵状的刺胞动物拖着2米长的触须

有时候水手们的神话并不遥远：深海里真的充满了宝藏和最奇怪的生物。几十年来，一种富含贵重金属、土豆般大小的结核沉积在黑暗的深海海底，吸引着颇有远见的企业家们，同时又使工程师们面临着挑战。但不久，这种情况可能会发生改变，届时将对一台巴士大小的机器进行首次深海测试，该机器的设计初衷是将这些结核吸走。

这项试验由比利时疏浚巨头DEME集团的子公司“全球海洋矿产资源公司”（GSR）负责，将在东太平洋的克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）的国际水域进行。CCZ位于墨西哥和夏威夷之间，盛产富含贵金属的结核。“帕塔尼亚2号海底采集器”被拴在浮在海面4千米的一艘船上，当它沿着一条400米长的狭长地带来回走动时，将试图通过四个真空吸尘器来吸收这些结核。

生态学家担心这一“寻宝活动”会对生活在结核附近脆弱的深海生物造成影响，于是他们也有所行动。一个独立的科学家团队搭乘德国R/V Sonne号舰艇，将陪同GSR的舰艇，监测“帕塔尼亚2号”探测收集活动引发的影响。美国地质调查局的海洋地质学家詹姆斯·海因（James Hein）表示：“这项由欧洲资助的名为‘采矿对环境影响’的项目将为海底采矿的监管规定提供依据。因而，这项工作至关重要。”

自20世纪70年代以来，人们对深海采矿的兴趣就随着大宗商品价格的涨跌而消长。十年前，一些公司专注于硫化物的开采。硫化物是一种富含铜的矿床，由富含矿物质的热水从热液喷口喷涌而出。但是，在巴布亚新几内亚海域开采硫化物的计划遭到了反对，因为这些喷口既稀少又脆弱，而且它们孕育着不同寻常的生命形式。马里兰州圣迈克尔斯的Blackbeard Biologic咨询公司追踪该行业的深海生态学家安德鲁·泰勒（Andrew Thaler）说：“它们是非常奇特的生态系统。因此，从政治上讲，获得采矿许可证会愈加困难。”

然而，这些金属结核储量丰富，富含钴。钴是一种昂贵的金属，是很多电子产品中不可缺少的，目前在刚果民主共和国的森林中开采，但这是一个冲突地带。如果地球上从来没有开采过钴，而你必须选择一个开采地——在这个冲突地带和海床之间做出选择，泰勒说：“你肯定会毫不犹豫地选择海床。”这些金属结核形成于深海平原——那里的沉积速率很低，使得溶解在海水中的金属化合物在数百万年的时间里形成结核，就像鲨鱼的牙齿或岩石一样。缅因州东布斯湾毕格罗海洋科学实验室的地质微生物学家贝丝·奥卡特（Beth Orcutt）表示，微生物有助于金属结核的形成，而这些微生物依赖从地表漂流下来的营养物质。

CCZ是形成结核的理想场所，据估计它含有270亿吨的矿石。但它的深海平原也充满了各种奇异的生命。夏威夷大学的底栖生态学家克雷格·史密斯（Craig Smith）曾帮助指导CCZ的生物调查，在一次研究中，发现在仅仅30平方公里内就生活着330个物种，其中超过2/3是科学上的新物种。例如，在CCZ栖息着一种巨型鱿鱼蠕虫，类似装饰圣诞树的食肉海绵，研究人员称之为橡皮泥松鼠的黄绿色海参，以及比以往任何时候种类都多的钢毛虫。史密斯说：“我非常惊讶，因为在CCZ栖息的生物如此之多，以致其生物多样性方面是首屈一指的。”

采矿可能会对这些生态系统产生持久的影响。2015年，“采矿对环境影响”项目的科学家们调查了20世纪80年代在秘鲁海域进行的一项实验的现场。在该实验中，一辆小型雪橇被拉到海底，模拟采集金属结核。“采矿对环境影响”项目的科学家之一、德国不来梅雅各布大学的地球化学家安德里亚·科斯钦斯基（Andrea Koschinsky）说：“已经过去30年了，但这场‘骚乱’就像发生在昨天。”在CCZ的小规模采集试验现场，亦发现类似的情况。德国基尔海洋研究中心的海洋地质学家詹斯·格雷诺特（Jens Greinert）表示，采集器经过的地方，生物将会消失。很多滤食性生物，比如珊瑚和海绵，它们就生活在金属结核上。伴随采集，它们会被吸走，而这是无法逆转的。”

这样的担忧使得很多环保人士对深海开采持谨慎态度。包括联合国海洋问题特使彼得·汤姆森（Peter Thomson）在内的一些人正在考虑是否应该执行长达10年的“预防性暂停”措施。英国埃克塞特大学的海洋生态学家克斯滕·汤普森（Kirsten Thompson）说：“似乎有两个对立的议程。”

GSR拒绝在试验结束前置评，但其他因素可能会将CCZ的商业运营推迟至下个十年。首先，在国际水域采矿的法律框架是不确定的。尽管联合国国际海底管理局已批准了勘探合同，但同时它仍在起草管理商业运作和限制环境破坏的规则，这些规则可能到2021年才会生效。另一方面，有史以来在深海测试过的最先进的采矿设备——采集器——可能无法按期工作。泰勒说：“当你在大海里运用一项新技术时，大海往往会把它直接作用在你身上。”

为了评估生态系统的风险，R/V Sonne号舰艇上的科学家们已经在CCZ海域巡逻，收集基线数据。之后不久，R/V Sonne号将与GSR的船舰会合，在几周内，这两艘相距约400米的船只将在GSR与联合国签订勘探合同的两个地区进行测试。在每次测试之前，R/V Sonne号将花费近3天的时间，通过利用一个远程操作的潜水器（ROV）将60多个传感器（包括雷达、声呐和摄像机）送到海底。格雷诺特说：“这有点像玩俄罗斯方块。”

这些传感器将专注于采集器激起的沉积物羽流。CCZ的水域是世界上最清澈的水域之一，长期以来，科学家们一直担心采矿会使一大片厚厚的淤泥散开，对距离采矿区较远的生命造成伤害。然而，科斯钦斯基表示，最近的实验表明，大部分泥沙颗粒会聚集在一起，并在一两公里内脱落，但是一层更细的纳米颗粒可能会扩散得更远。

随着采集器的推进，ROV和一个自主型深海机器人将跟随其后，捕捉近景和远景。在长达400米的采集场的尽头，采集器将把采集到的结核堆积起来。（这款原型机没有将结核运送到海面的系统。）在工作完成后，传感器将继续对羽流进行为期4天的监测。

尽管环保主义者可能会忍不住去谴责任何深海采矿，即使是如此小规模的试验，但杜克大学的深海生物学家辛迪·范多佛（Cindy Van Dover）认为，GSR愿意与科学家合作，就应该受到赞扬。“我想对他们说：好样的！我们需要边做边找到答案。”然而，考虑到此次试验的范围有限，而且对深海生命了解非常有限，她怀疑究竟能否解决对她来说最紧迫的问题：“我们如何知道我们搞砸了！”