汪品先院士《深海的机遇与中国的选择》

来源:微信   发布时间:2017-11-09 09:17:29 

人民论坛·学术前沿·二十四个重大问题研究

深海的机遇与中国的选择

中国科学院院汪品先

  

【摘要】16世纪人类在平面上进入海洋, 21世纪,人类正在垂向上进入海洋,都是改变历史发展轨迹的壮举。人类向深海进军,恰值我国建设海洋强国、致力华夏振兴的时期。为此,我国必须抓住时机,处理好海洋军事、经济和科技的关系,选择走合作、开放的道路,通过科技先行力求脱颖而出,争取海上的引领地位。

【关键词】大国崛起 海洋强国 深海 科技 国际合作

【中图分类号】P7【文献标识码】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2017.18.001

    

  

人类与海洋

  

近千年来的世界史,也可以从人类与海洋的关系来解读。早期的人类社会和海洋只有零星的关系,16世纪,人类在平面上进入海洋,通过航海导致的地理大发现改变了世界历史的轨迹,造就了一批大国崛起。当前的21世纪,人类正在垂向上进入海洋,向海洋深处发展。虽然这场变化目前只处在起始阶段,预言其社会历史后果为时尚早,但是客观上构成了华夏振兴的时代背景,值得我们特别的注意。

16世纪以前,人类不知道海洋有多大;20世纪以前,不知道海洋有多深。正因为不知道还有个太平洋,15世纪末哥伦布才敢从西班牙西行,相信跨过大西洋就能到达印度,结果却到了美洲。欧洲人越洋远航,通过海面航道的开拓将世界各大洲联系起来,发展了殖民经济,为自身带来了几百年的繁荣。正是凭籍着海上的航行优势,葡萄牙成为欧洲第一个崛起的大国,在16世纪建立起比本土大一百倍的殖民帝国;接着是西班牙,在16世纪晚期控制了世界贵金属开采的83%,成为欧洲最富有的海上帝国。然而,当时开发的主要是海洋彼岸的大陆,并不是海洋本身;竞争的手段主要是能够远洋航行的船只和坚船利炮的舰队。

20世纪晚期,人类开始进入深海。半个多世纪以来,人类在克服地心引力进入太空的同时,也克服了水柱压力进入深水海底。作为陆生生物,人类历来只能在海洋外面利用海洋,无论“渔盐之利还是“ 舟楫之便,都是从海岸或者海面上开发海洋。现代技术把人类送进了海洋内部, 发现原来地球上还有另一番天地。深海一片漆黑, 在历来的想象中是个既无运动、又无生命的死寂世界, 没有任何指望。但是二战之后, 科学家发现地球上最大的山脉是在洋底, 这就是绵延六万公里的大洋中脊, 海底的地形起伏决不亚于陆地。现在知道地球上85%的火山活动发生在海底,近5000米的海底还有深海风暴” 造成的波痕,深海并不平静。深海底下的沉积和岩石里,生活着微生物的深部生物圈,推测占据全球活生物总量的5%以上。种种的科学发现颠覆了传统概念: 深海不是地面过程的归宿, 而是地球内部的出口所在。海洋是一个双向运动的 活跃系统,既有源自大陆物质的下沉,又有地球 内部物质和能量的上升。

人类进入深海虽然还在起步阶段,其社会后果却已初见端倪,这就是海洋经济重心的下移。世界海洋经济的四大支柱产业中,海底油气已经高居榜首,远远超越了渔业、运输和旅游,现在全球油、气总产量的1/3出自海底。新世纪头十年发现的油气田,40%来自水深超过400m的深海,20%在浅海,陆地已经退居第二位。不但能源,即便原来限于海面的传统产业(如海鱼捕捞),也在向深层拓展,发展了深水鱼类的捕捞技术。海底资源发现产生的政治后果,就是新一轮的海上权益之争。历来无人问津的荒岛,突然变成了国际争端的焦点,根子就出在海底。1994 联合国海洋法公约生效,从此根据一个小岛就可以将周围200海里范围划为专属经济区;有的国家据此申报的海域,比它本土的面积还大。



深海的前景

  

深海的重要, 在于拓展了新的空间。16世纪人类在平面上进入海洋,开拓的空间是在陆上:地理大发现带来的是亚非拉的陆地资源,从矿产到奴隶的物质和人力资源, 带来了世界经济几百年的繁荣。近一百年来,世界人口翻了两番,但是90%的人挤在10%的陆地上,资源匮乏、环境恶化等问题日益突出。因此,人类进一步的发展要求开拓新的空间,宏观地讲无非是两大方向:地外星球和地球深处。地球虽大,但是全人类都分布在地球表面,对于表面以下所知甚微。拿淡水来说,南极冰盖下面有一百多个冰下湖,拥有全球淡水的8%;沙漠底下也有淡水,1990年代卡扎菲的人造河大计划,将撒哈拉东端的地下水抽到的黎波里,推测可以用一千年。因此,人类进一步拓展空间的方向,首先不是太空,而是在地球的深处,下一个目标应该是向地球深部进军探索资源和能源。人类上天、入地、下海都有进展,但是入地的本事最差。入地最深的莫如南非金矿,深入地下将近五千米,但是还不到地球半径的千分之一。相对于陆地岩石圈的深处,进入水圈的海洋深处的阻力要小得多。因此,向地球深部拓展,深海必属首选。

深海海底,正是距离地球内部最近的地方。地球内部能量和物质的主体,在于地壳下面的地幔,但是大陆地壳平均比大洋壳厚五倍,只有深海海底距离地幔最近。尤其是深海海底的大洋中脊和深海沟,是地球内部和表层相互连接的通道,也是深海双向运动最为活跃的地方。我们习惯中地球上的能量来自太阳,“万物生长靠太阳,依赖的是1.5亿公里外太阳的核聚变;深海海底却另有来自地球内部核裂变产生的能量,它不仅产生深海热液和火山活动,而且滋养着不靠光合作用的黑暗食物链和海底下的深部生物圈。科学界对于依靠地球内部能量的过程十分陌生,更不清楚这类过程在人类社会里的应用前景。比如,深海底下深部生物圈里的微生物新陈代谢极其缓慢,是处于休眠状态几十万年以上的寿星,猜想应当有其特殊的医学价值。此类过程已经引起人类注意的有深海热液和冷泉,包括可燃冰,也就是含甲烷的水冰。在海底高压低温条件下,甲烷分子被锁在水冰的晶格里,是海洋里十分普遍的现象;还可以有CO2分子锁在晶格里,形成海底的二氧化碳湖

21世纪人类在垂向上进入海洋,指的不仅是海底的开发,而是说在三维空间开发海洋。以水产为例,世界上数量最多的鱼类就是深水的圆罩鱼,海洋捕鱼已经推进到海洋深处,同时海水养殖业也可以向深海发展。16世纪是借道海洋去开发海外的大陆,21世纪将要开发的是占地球面积71%的海洋本身。不过现在说的都还只是序幕,因为人类进入深海、了解深海还都处在起步阶段。海水平均深度3700m,不能靠遥感技术穿透。因此,直到今天,人类对洋底地形的了解还不如月球,甚至还赶不上火星。深海产业究竟指什么,几十年来也并没有弄清楚。最先注意的是金属矿,从太平洋的多金属结核,到海山上的钴结壳,直至热液口的金属硫化物,都有潜在的重要价值,但迄今为止都还只有试验性的开采。当前最为引人注目的是可燃冰,其含碳量可能超过全部矿物燃料的总和,有希望成为未来能源的主体,但是离工业开采还有很长的路程。有的深海资源出人意料,比如日本发现太平洋海底的稀土资源可采储量超过陆地一千倍,正在造船准备开发。另外一类是生物资源,包括极端环境下微生物的基因资源,深部生物圈的新陈代谢极慢,以至于经过几十万年还在生存,人类将来如何加以利用完全是个未知数。可见,深海产业既有巨大的潜力,又有极大的不确定性。

目前还很难预料海洋垂向开发为世界带来的具体结果,更谈不上其发展的途径。16世纪海洋在平面上的开发,引发了人类社会历史的转折,21世纪海洋在立体上的开发,很有可能也会导致又一次的历史变化。从陆地进入海洋,又从海面深入海底,都是改变人类活动运行方式的历史转折,肯定要经历各种挫折和反复,从欧洲当年地理大发现历史看,这必然是个以世纪计算的长期过程。


科学与军事

  

进军海洋,包括经济、军事和科技三大方面。首先是科技开路,才能实现经济与军事的目标,才能从新的角度去认识我们生活的地球;经济和军事是进军海洋的社会目的,也是科学探索获得支持的源头。从面临的科技挑战看,深海探索和航天有着相似性,首先是从军事需求得到支持,才有科技快速发展的动力。从开发利用的前景看,深海资源尽管有巨大的不确定性,肯定要比地外星球的开发来得现实。从国际关系的角度看,科学、尤其是基础科学研究,是在这三者当中最容易、也最需要国际合作,最能够促进海上睦邻关系的一个方面。

如果将21世纪和16世纪人类进军海洋的过程相比,两者间一个根本区别在于手段。16世纪的开发主要依靠舰队,当时的国际斗争就是海军的较量;21世纪则主要依靠高科技,拥有高科技的国家才有资格参与开发深海的国际竞争。当然, 海洋的国际之争都要有军事实力,然而进入深海的每一步都离不开高技术,对科技要求之高是不能与海面相比的。

海洋的开发和国际竞争,要求有军事和科学两方面的支撑。16世纪前后的海洋开发,探险家、海盗和官兵往往三位一体,其间并没有截然的界限,海盗成功便成了探险家,国王本人也可以是海盗出身。早期的海洋科考船就是军舰:19 世纪进行世界上首次环球海洋考察的,就是英国军舰挑战者号;给达尔文带来进化论思想的环球航行,用的还是军舰小猎犬号。两次世界大战的需要,发展了潜艇和海底监听装置,为现在的深海潜水和海底监测开辟了道路。今天深海研 究的深潜、深网和深钻”“三深技术,除了深海 钻探之外,深海探测的深潜技术和海底监测网 的深网技术,全都是从军用发展而来。因此, 海洋科技发展中的军民联动,是世界各国不言而喻的潜规则。

但是海洋的科学和军事活动处境不同,军事活动具有排他性,而科学活动的成果可以共享, 存在着国际合作的可能性甚至必要性。世界大洋本来是相互连通的整体,加上深海研究昂贵的财政预算和技术要求,20世纪晚期以来,深海科学研究的国际合作迅速发展。其中最为突出的就是国际大洋钻探计划,自从1968年美国发起以来, 50年来盛况不衰,世界20多个国家共同集资,以全球最高的科技水平在深海大洋进行钻探,成为地球科学历史上为时最久、投入最大、成果也最为显著的国际合作计划。

与此同时,海洋的科学研究也被一些国家用来为其政治和军事目的服务。美国长期以来以科学探索名义在全世界各大洋巡航,直到各国的海岸,为其军事目的服务,似乎已经成为国际惯例;而在特定条件下,还以绝密形式在科学掩盖下做军事动作。著名的一例是1968年,苏联载有核导弹的K-129潜艇失事,沉在北太平洋4800m 的海底,美国请私人公司出面,建造了5万吨的勘探船伪装开采锰结核,于1974年将部分潜艇残骸捞起。同样,海洋高科技也可以为海洋权益的政治服务,例如2007年俄罗斯“和平-1”号载人深潜器破冰下潜,将一米高的钛合金国旗插到北冰4261m的海底,支持俄国对北冰洋水域的主权声索。我国的海洋科技正在发展,在具备一定科技水平的条件下,同样应当考虑让海洋科技在国际政治斗争中发挥其独特的作用。

另一方面,海洋科研又可以通过国际合作, 成为外交关系上的缓冲剂。海上的军事、经济和科学活动三方面,唯有科学活动最少对抗性、排他性,德、法等欧洲国家利用其科技优势和包括我国在内的亚非等国合作,协助培养海洋科技人才,既取得了科研成绩, 又赢得了国际友谊,非常值得我们学习。关键之一是要正确处理好军事保密安全和国际科研合作的界限,找到两方面都能满足的方案。近年来,一场无声的科技革命正在国际海洋界发生,那就是把 “气象站” 设在深海、把 “实验室” 建在海底的海底观测网。去年 6 月美国宣布包含九百多个探头的大洋观测计划正式建成,全球最大;前年日本建成了总共 5700km 网线的海底地震观测网,全球最长;我国的海底观测网大科学工程,也已经立项待建。这类科学网都会产生海量的观测数据实时上网,我国如何在新的科技领域划清界限,既能满足基础研究数据公开、实现国际接轨,又能保证国防安全军事保密的要求,这将是我们进军深海面临的一项考验。

  

当前的机遇


对于海洋、尤其是深海远洋的关注,是近年来我国出现的新现象。中国的军舰开始进入世界大洋,载人潜器进入深海海底,无不赢得全国上下一致的欢呼。中国如此重视海洋,至少是郑和下西洋之后六百年来的第一次。有趣的是这一切恰好发生在世界海洋事业的转折期,发生在人类从海洋外面进入海洋内部的新阶段,客观上为中国在国际竞争中脱颖而出提供了历史的机遇。

从历史上看,华夏文明的大陆性质和以古希腊为代表的地中海海洋文明形成对照。古代的中国航海技术在当时具有领先地位,但是自以为位居天下中心的皇朝,对海外的“蛮夷”之邦不屑一顾,认为“得其地不足以供给,得其民不足以使令”(朱元璋语)。因此,海洋不属于正能量。尤其是明清两朝为防范倭寇与政敌而推行“海禁” 政策,宣布“片板不准下海,切断了宋元以来繁盛的海上丝绸之路,甚至在郑和之后自毁水师, 闭关自怡,直到鸦片战争被英国的炮舰轰醒。这些在今天看来不可思议的举措,其实有着深刻的文化根源。以农耕经济为基础的大陆文明要求稳定和继承,所谓“父母在,不远行”,不支持海外的开发。华夏文明的大陆性质留存至今,构成了东西方文化差异中的重要方面,依然在潜移默化地影响着我们的民族性。

现在,我国的海洋政策终于改变。建设海洋强国已经列为国策,海洋事业、尤其是在深海远洋的发展,从来没有像今天那样受到举国上下的共同支持。近代史告诉我们,大国崛起都与其在海洋上的成功有关。无论18世纪彼得大帝的改革,还是19世纪睦仁天皇的明治维新,都伴随着向海洋文明的转变,伴随着海上的开拓;而缺乏海洋视角的光绪戊戌变法归于失败,结果加快了大国的衰落。无论从国内还是国际看,华夏振兴还是面临着要过海洋关,中国传统的大陆文明仍然有待向海陆结合的文明转变。基辛格曾经将20世纪英德的对抗和21世纪美中关系作比较。在他看来,德意志帝国和当今的中国都是复兴的大陆国家,美国和英国都是海洋大国卡普兰也认为今天中美的南海之争,相当于百年前欧美的加勒比海之争。能否在南海取得成功,将决定中国大国崛起的命运。弘扬海洋文明,建设海洋强国,是振兴华夏的必由之路。

幸运的是中国近年来开始重视海洋,在国内正值科教兴国的高潮,国际恰逢进入海洋内部的新时期,出现了千载难逢的好机遇。由于世界经济并不景气,发达国家的深海探索步伐放慢。美国的海底观测网,受经费的牵制经过几度“瘦身、多番推迟,最终于2016年建成;德国15年前就提出的北极之光破冰钻探船计划,终因经费不能到位而胎死腹中;欧盟的DS3F深海与海底下前沿计划,体现了三深技术集成运作的先进思路,同样受制于经费而停留纸上。目前,发展深海科学,中国几乎是世界上唯一既有实力又有愿望的新推手,在国际合作中应当抓住时机挺身而出。然而,我国起步过晚、实力有限,必须要在精心策划、知己知彼的基础上出手,而不能鲁莽上阵,更不可妄自称大。

中国的海洋战略亟待吸取国际上的教训。拿上述国际大洋钻探计划为例,几十年来一直是围绕着美国的钻探船,由美国领衔进行,1990年代日本向美国叫板,在新世纪之初建造了一艘比美国船大几倍的“地球号”钻探船,以期争夺国际领 导权,大洋钻探办公室也一度从华盛顿搬到了东 京。地球号”下水时由日本公主剪彩,出航时向全世界宣布要打穿地壳”,引领世界科学潮流。 可惜由于经费和技术上的困难,现在日本船每年只能有少量时间用作大洋钻探,国际计划仍然主 要依靠美国船,由美国主持进行。殷鉴不远,中国想在国际深海科学界出头,必须吸收前人的教 训,将科学目标和实际可行性放在首位,在紧密的国际合作中前进。

  

中国的选择

  

人类进军深海尚在起步阶段,目前除油气开采之外,各国主要的作为还是科学探索和军事举措。军事不属本文讨论的范围,而深海科学探索的特点就在于技术难度,和由此带来的昂贵费用和巨大风险。因此,即便是发达国家,也往往采用多国或多单位合作的途径,集多方的资源和技术共同探索。我国多少年来鼓吹“设备开放数据共享,可惜至今收效不大;深海领域的国际合作成绩卓然,但依然受限于未能突破的瓶颈。因此,必须在国家层面从政策高度加以调整,才足以应对进军深海的挑战。简言之,要在合作开放和关门单干两者之间,作出明确的选择,无论国际国内都是一样。

近几年来,中国的海洋事业正在经历着黄金时期。海洋、特别是深海的科学技术,从来没有获得过像今天这样大的投入;海洋、尤其是深海的探索,从来没有得到过像今天这样全国上下协力同心的支持。各地建设海洋基地的积极性日益高涨,基础设施的建设也如雨后春笋。现在重要的是要有全局观念,统筹协调、错位发展。有人说, 现在中国海洋学院的数目,可能超过了国外全球的总数;也有人说,我国新建的同类海洋调查船为数过多,可能将会陷入部分闲置的困境。但愿这些话都只是杞人之忧,但是加强顶层设计、防止低水平重复,无疑是燃眉之急。

伴随着我国海洋科技发展的,是富有成效的国际合作,包括双边、多边和像大洋钻探那样的大型国际计划。但是数量不等于质量,我国海洋科研实力在数量上的增长并不等于质量上的 优势,在深海的国际合作中我国至今只是个参与者、后来者,仍然属于“跟跑”行列。向深海内部进军是一个新的契机,我国应当抓住新的机遇, 在发达国家放慢步伐的时候争取“弯道超车”,力求尽早进入“领跑”的核心。最近,发改委设立海底观测网大科学工程、科技部推进参加国际大洋钻探的新步骤,都是适时的明智之举。

但是海上的国际合作,从来不是一帆风顺。首先是政治和军事因素,海洋科技国计划的实施取决于外交政治,世界大洋有多个科学上的关键海域,由于当事国的反对而不能开展调研。不少精心筹备的国际合作航次,最后由于军事政治原因突然废止。然后是经济因素,深海科学已经成为“富国俱乐,一般发展中国家不敢问津,深海研究的发展在客观上加深了发达国家和发展 中国家在科技上的鸿沟,同时也为我国出手,团结发展中国家进入深海俱乐部留下了空间。如果中国有能力加入新世纪深海研究的引领者行列,就应当将发展国际科技合作纳入外交战略,协助发展中国家逐步进入深海研究的领域,通过科技合作推进民间外交,在重点海域确立我国的科学领导地位,形成以我为主的国际科学群体,使得科技合作为海洋维权服务。

当前我国的海洋事业一片光明,但是面临着两条道路的选择:合作,还是单干?首先是国内的合作,能否实现学科、单位和地方间实质性的合作,能否做到设备载器和数据信息的共享,能否建立国家层面的顶层设计和协调发展,这些将会决定近年来海洋科技发展高潮的真实效果。同时在国外合作问题上也面临着选择:究竟是采用关起门发展,还是走国际合作的道路?前者方便而且习惯,既不会有“泄密”之类的麻烦,也便于背 向世界作“国际前列”之类的自我表扬。但是,真正的科学发展必须走国际合作的道路,一方面吸取发 达国的长处,另一方面为发展中国家提供协助,从而为中国在国际海洋界塑造和善可亲的形象。两者 的选择具有历史意义,它将决定中国能否抓住当前的良机,在人类进入海洋的新挑战中吸取海洋文 明的优点,立足海上实现大国崛起的目标。

回顾近代的世界史,几百年来中国在人类开发海洋中愧无贡献。16世纪“地理大发现”时期我国逆向行驶,开始“海禁”;与海洋有关的重大科学突破,19世纪“进化论”发表在第二次鸦片战争期间,20世纪“活动论”的发表又逢我国“文革”灾 难,国祚垂危遑论科研。现在正值向深海进军之际,如果我们能选择正确道路,落实“海洋强国” 战略,实现“振兴华夏”目标,就可望在人类历史的新转折中,作出我们自己的贡献。

  

责 编∕郑韶武

  


汪品先,海洋地质学家,中国科学院院士,同济大学海洋与地球科学学院教授。1999年在南海主持实施了中国海首次大洋钻探,曾获国家自然科学奖、欧洲地学联盟的米兰克维奇奖等荣誉,现主持 国家自然科学基金《南海深海过程演变》重大研究计划。研究方向为古海洋学和微体古生物学、气候 演变和南海地质。主要著作有《Marine Micropaleontology of China》《Major Pleistocene stages in carbon perspective: The South China Sea record and its global comparison》等。

  

  

The Opportunity in the Deep Sea and China's Choice

Wang Pinxian

Abstract: In the 16th century, human beings began marine operations mainly on the surface; in the 21st century, they are going down toward the seabed, both of which have been a feat to change history. Human activities in the deep sea take place while China is trying to become a marine power and is committed to the revitalization of the nation. To this end, China must seize the opportunity to deal with the military, economic and technological relations over the sea, choose to take the road of cooperation and openness, stand out through prioritizing science and technology, and seek to play a leading role in the marine affairs.

Keywords: Rise of the great powers, ocean power, deep sea, science and technology, nternational cooperation


Copyright © 2004-2014 hycfw.com Inc. All Rights Reserved. 山东海洋网络科技有限公司 版权所有
用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈
x