新闻资讯

公司新闻

大洋海底的人为“痕迹”:采矿是否应该牺牲海底生命?

来源:互联网添加时间:2021/03/10 点击:

  在远离陆地的荒芜深海,采矿试验留下的痕迹几十年后依然存在。上图拍摄于2015年,当时这道挖痕已有37年历史

  新浪科技讯 北京时间2月7日消息,在距离陆地数百公里的太平洋海底,有一些任何动物都不可能留下的奇怪印记。有些像是在苍白淤泥上凿出的狭窄凹槽,有些则像爪印,像是由某种巨大的海底怪物在深海生态系统中挖出来的。

  事实上,这些都是人类留下的。人类在地球表面留下了无数的印记,但这些长期存在于海底的挖痕却大都不为人知。它们偶尔会被遥控潜水器的聚光灯照亮,但之后又回归黑暗。它们已经存在了几十年,就像宇航员在月球上留下的脚印一样,至今仍然清晰可见,没有任何东西可以把它们洗掉。

  在这张2015年拍摄的照片中,这些海床上的人为痕迹已经有26年的历史

  在一张拍摄于几年前的图片中,可以看到一条已经有37年历史的挖痕,其下方的标记则可以追溯到1989年。类似的标记可以追溯到20世纪70至80年代,它们是深海采矿试验的首批废料碎屑。装备有挖泥器和开沟机的船只在作业之后,遗留下这些废料,然后就离开了。

  最近,科学家们带着相机和探测器回到这里,观察此处生态系统发生的变化——他们发现了一道道从未完全愈合的伤口。很快,就会有更多这样的挖痕将遍布海洋深渊——地球上最后一片未被触及的荒野之一。未来的几代人会如何看待这些痕迹?他们会对21世纪初人类对资源的追逐说些什么?

  秘鲁东南太平洋海底的多金属结核

  海底挖痕从何而来?

  为了理解为什么会有这些挖痕,以及它们为什么如此重要,我们需要潜入史前的海洋。某一天,一颗牙齿从鲨鱼的嘴里掉落,漂到了几百米深的海底。渐渐地,金属从海水中沉淀出来,形成了含水的沉积物,使牙齿上覆盖了一层矿物质。于是,地球上最慢的地质现象之一——多金属结核(polymetallic nodule)的生长——便开始了。

  并不是所有的多金属结核都是从牙齿开始的,也有的从贝壳或骨头碎片开始,或者根本就没有核心,但它们的共同点是生长速度极其缓慢。在数百万年的时间里,它们只能生长几厘米。但随着时间的推移,它们会变得异常丰富,以至于覆盖了大片的深海平原。

  多金属结核是在19世纪被发现的,但直到近几十年才引起了科学界的关注

  多金属结核最早是英国皇家海军挑战者号在1873年的航行中发现的。水手们把这些结核拖出水面,就像抓着岩石做的土豆一样,在手里捏得支离破碎。它们摸起来似乎顶部更为光滑,但与周围沉积颗粒接触的底部则很粗糙,就像浮石一样。水手们可能还嗅了嗅,但这些结核没有任何气味。

  参与挑战者号远征的化学家是最先注意到多金属结核并非毫无价值的人之一。他写道,它们由“过氧化锰”组成,而这是“制造漂白粉的主要物质之一”。从物质组成上,多金属结核由铁或锰的氢氧化物以一个核心凝固而成,因此也被称为锰结核。然而,这些结核所处的地方过于偏远,意味着“它们永远不可能成为能够赚钱的资源”。很显然,这位化学家完全没有意识到多金属结核对深海生物,以及后来的人类会有多么重要。

  数年后,科学家们发现这些结核就像存在某些特有生命形式的岛屿。它们所处的深海平原占地球表面的50%——这是一个难以想象的壮观规模。如果海洋突然消失,我们将会看到一半的地球是由松散沉积物组成的广阔沙漠。在这片贫瘠的平原上,多金属结核为生命提供了一个罕见而牢固的表面。一些特有的海绵动物和软体动物固着其上,而线虫和甲壳类动物的幼虫则生活在它们的缝隙中。

  海葵和海绵会附着在多金属结核上

  英国南安普顿国家海洋学中心的丹尼尔·琼斯主要从事人类干预对深海生物影响的研究。他说:“它们就像花园中的多石区域——在那里生活的物种比在只有土壤的情况下生活的物种更多。”

  近年来,这些结核也引起了人类的注意,因为其中所含的多种物质可以用于制造智能手机。参与1873年远征的那位化学家没有发现的是,锰结核还含有钴、镍、铜、钛和稀土等金属元素,而这些东西有朝一日会给人类带来巨大的价值。进入21世纪,随着科学技术突飞猛进,对各种金属材料的需求也在增加,比如用于锂电池的钴。在汽车和电子产品中,锂电池的应用已经非常广泛。目前的问题是,许多金属材料的来源都有问题,涉及资源储量和开采活动的过程等。

  于是,这些深海的多金属结核成为越来越有吸引力的目标,尽管开采它们的工程挑战令人生畏。例如,东北太平洋的克拉里昂·克利珀顿区(CCZ)的结核如果全部开采并干燥,其总量保守估计将达到200亿吨。几十年来,人们一直认为开采这些海底矿产很不经济,但现在,一些矿业组织正发起行动,着手开采多金属结核及其他类型的海底矿产。如果他们的计划顺利进行,每年挖掘的海底面积将会达到数百平方公里。

  三种主要类型的海洋矿床分布,蓝色为多金属结核

  这样的开采会造成什么影响?在1970年代和1980年代,研究人员和采矿公司进行了初步试验,以评估开采结核的可行性和环境后果。在CCZ的不同位置,以及秘鲁附近的Discol试验场,采矿船用专门的机械犁耙刮过太平洋底部,将结核铲起并拖到海面。尽管这项试验并没有完全模拟未来采矿计划所用的采掘机械,规模也小得多,但其结果已经足以让我们了解采矿对海底生态系统的影响。

  某些挖痕是科学家留下的,他们很好奇一个从未被触及的生态系统在被挖掘之后会发生什么。一些新兴的矿业组织在测试开采技术时也会留下挖痕,甚至美国中央情报局也留下过自己的印记。海洋矿产公司(OMCO)是一个由洛克希德·马丁公司领导的工业集团联盟,利用“格洛马探险家号”(Hughes Glomar Explorer)进行了试验性开采。这艘船后来因为其他原因而出名——在20世纪60至70年代,在美国中央情报局主导的一次秘密打捞行动中,这艘船携带了一个巨大的钩爪,用于打捞一艘苏联潜艇。

  对深海生命的影响

  多年之后,随着深海采矿计划的加速和勘探许可的开放,研究人员回到了太平洋的这些地点,开始研究采掘多金属结核的长期影响。他们发现,即使在几十年后,这些人造沟槽里的生命依然没有恢复正常。

  深海潜水器在东北太平洋的克拉里昂·克利珀顿区(CCZ)和Discol试验场观察深海采矿留下的挖痕

  在陆地上,被犁耕过的田地往往会萌发出新的生命,但在深海,这些沟槽却相对贫瘠。原先依赖多金属结核的生物,在结核被移除之后便找不到可附着的表面。而另一些需要在软质沉积物中挖洞并觅食的动物,无法在人工压实的海底表面生存。比利时根特大学的Lara Macheriotou及其同事在今年早些时候发表的一篇论文中总结道:“在这些含有结核的深海平原,生物群落会特别容易受到开采结核带来的灭绝风险的影响。”

  研究人员表示,这种影响可能会持续数百年,甚至数千年。社会学家芭芭拉?亚当曾提出,世界可以看作是一个个相邻的“时间量程”(timescapes),各自具有其独特的节奏。据她的描述,工业或农业时间量程的移动速度会比自然和生态的快得多。所有这些时间量程都是相互交织的,当其中一个被迫以另一个的节奏向前移动时,长期的环境破坏就会成为一种风险。

  深海的时间量程是缓慢而富有耐心的。因此,当人类把机器送到海底去采集这些矿产时,两种不同的时间机制便碰撞在一起:一种是深海的节奏,另一种是新技术所带来的快速且短期主义的渴望。

  与许多其他居民不同,海参可以在沉积物表面移动

  在地球上,距离苍翠的陆地生态系统和加速发展的人类社会最远的,就莫过于这些深海平原。那里的温度接近冰点,压力巨大,几乎没有光线。依附生命的有机体以“海雪”为生。所谓海雪,是指深海中像雪花一样不断沉降的有机碎屑。这些碎屑时刻不停地飘落,经常被海洋生物消化三到四次。

  “这是一个低温、低能量、食物稀少的环境,这往往会决定生活的节奏,”丹尼尔·琼斯说,“在浅水区,动物通常不会发生极端的生理变化。但在这里,任何一个扰动可能都会持续很久。”

  当然,与热带浅水区的珊瑚礁相比,这些地区就像海洋中的沙漠,但它们仍是生物多样性的重要宝库,并通过自然封存过程在碳循环中发挥着至关重要的作用。琼斯说:“我们见到了许多在科学上全新的动物……一些有机体还具有药物活性化合物。”长期来看,这些海底区域也有可能与上方水体的渔业相互作用,“在某些情况下,这些群落所发挥的功能可能几个世纪都不会具有价值”。

  在深海环境中,体型较大的生物非常罕见

  在这个巨大的空间中,我们很难看到生命,因为它们太小,分布太分散;我们也无法用照片来显示这个立体空间的规模。和电影中的场景不同,那里并没有魅力十足的巨型动物,但生命种类也足够繁多,毕竟覆盖了地球一半的面积。

  有些人可能会认为,为了获取有价值的资源,破坏深海生态系统是值得做出的牺牲。然而,埃克塞特大学绿色和平研究实验室的戴维·桑提洛表示,一种采矿方式不太可能简单地取代另一种采矿方式。他最近在《海洋科学前沿》(Frontiers in Marine Science)杂志上与人合著了一篇关于海底采矿及其潜在影响的综述,文中写道:“这涉及不同的公司,在某种程度上涉及不同的市场、不同的需求侧压力和激励机制……因此,如果海底采矿真的开始发展,它更有可能成为一种辅助性的矿物来源。”

  尽管从人类道德或经济的角度,我们很难量化深海生命的重要性,但它们的确具有内在价值。至于那些挖掘出来的痕迹,将在很长一段时间内继续存在,影响着海底生命的生活。用《脚印》(Footprints)一书的作者大卫?法里尔的话来说,这些痕迹最终会成为“未来的化石”。他指出,在人类世(Anthropocene),我们正留下种种不需要的工业、化学和地质遗迹,而这些遗迹将存在几个世纪。“未来的化石是我们的遗产,因此我们有机会选择自己将被如何记住,”他写道,“它们将记录我们是明知前方有危险,仍不顾一切地继续前进,还是足够在乎地球而选择改变方向。我们的印记会向仍在世的人揭示我们是如何生活的,暗示那些我们珍惜或忽视的东西,以及我们走过的路和选择的方向。”

  蠕虫在海底沉积物表面留下的奇怪螺旋,上方是一只红色的水母

  这些印记很可能被解读为我们在21世纪初期消费习惯的标志之一。“如果在耗尽某些矿物之后,我们不得不破坏海底的大片区域,那么这无疑是一个信号,让我们重新审视自己对现有矿物的浪费有多严重,”桑提洛说,“如果开采海床的最终目的只是将不可持续的消费模式再延长30年,甚至是通过向市场输送更多材料来加速这种模式……那我们的未来不会有任何的改变。”

  绝大多数人都无法亲眼目睹广袤无垠的深海世界,甚至现在的深海科学家也是使用远程摄像机,而不是自己下潜到海底。无论在空间上还是在时间上,深海和其中的生命都有着超乎想象的规模,并且不受陆地上所发生事件的影响——几千年来一直如此。

  然而,在我们现在所处的这个世纪,情况可能会发生变化;人类在海底留下的可不止一两道挖痕或几堆碎屑。当研究人员谈到人类对深海的干预时,他们经常使用的一个词是“干扰”(disturbance)。用科学的语言来说,这指的是沉积物的漂浮和扩散,以及对海底生物群落的影响;但这个词还有另一个意思,那就是“非理性的混乱”。作为一个追求理性的物种,我们应该更慎重地对待开发海底多金属结核的问题。(任天)