极地探索的历史性首次
搭乘中国“奋斗者”号潜水器的科学家完成了一项曾被许多人认为不可能的任务：他们潜入厚厚的北极海冰下方五公里以上，探访了加克尔海岭一处此前从未有人涉足的区域。这条水下火山山脉横亘于格陵兰岛和西伯利亚之间，是全球洋中脊系统的一部分。在洋中脊，构造板块缓慢分离，新的洋壳不断形成。此次考察的最大深度达到5,277米，人类由此首次亲眼观测了这片偏远且具有重要地质意义的区域。
此次任务由“探索三号”科考船执行。在为期约三个月的航程中，团队完成了43次下潜，拓展了极地探索的边界。加克尔海岭长期以来令科学家着迷，因为它的扩张速度极其缓慢，形成了独特的地质和生物环境，或将改变我们对生命如何在极端环境中生存的认识。中国科学院深海科学与工程研究所海洋地球物理学家、此次考察的首席科学家黄晓霞称，海岭东段是北极地质研究拼图中最后缺失的一块。
“能有这样的机会亲自研究深海，确实是一种荣幸。”黄晓霞在谈及此次任务前所未有的意义时说。
此前的考察曾利用声呐和无人潜航器勘测海岭的部分区域，但从未有载人潜水器抵达加克尔海岭东段。2003年发表在《自然》杂志上的一项研究曾发现海岭西侧存在热液喷口，但东段一直未被探索，直到此次任务成功。此次任务为观察地球上最后几处未受扰动的海底之一打开了一扇难得的窗口，或许能揭示罕见的深海生物，以及北极迅速变暖正在带来的变化。
应对北极海冰挑战
在北极海冰下操作载人潜水器面临非同寻常的挑战，需要创新方案。考察团队开发了一套开创性的“船潜协同”方法，使他们得以在海面覆盖率超过80%的海域作业。在这样的环境中，潜水器不能随便上浮。如果它直接在厚冰下方浮出水面，乘员可能被困，既无法脱身，也无法获得紧急支援。
每次下潜前，破冰科考船“探索三号”都必须在海冰中开出一个临时缺口，相当于在冰封海面上凿出一处水池，供潜水器安全进出。由于海冰会随海流和风不断移动，这一过程需要周密协调并把握时机。团队在北冰洋作业56天，穿越近2,000海里冰封海域，抵达目标区域。
从深海返回尤其困难。完成海底作业后，“奋斗者”号会停留在水面下，用声呐和摄像机搜寻开阔水域或较薄的冰层，以便安全上浮。有时，潜水器必须等待支援船在冰层中清出通道。破冰船与潜水器之间这种精细配合，是极地探索领域的一项重要技术成就。
未参与此次任务的伍兹霍尔海洋研究所海洋地球化学家克里斯托弗·杰尔曼强调，抵达如此偏远的地点意义重大。
“那里实在太难抵达了，所以任何人只要有所作为，几乎肯定都会带来令人兴奋、与众不同的新发现。”杰尔曼说。
极端环境下的先进技术
“奋斗者”号潜水器的名字寓意“努力拼搏”，是专为极端深海探索设计的杰出工程装备。这艘中国制造的潜水器最大下潜深度至少可达7,000米。此前，它曾下潜至马里亚纳海沟的挑战者深渊，深度达10,909米；那里是目前已知海洋最深处。在此次北极任务中，潜水器经过改装，以适应接近冰点的温度，并应对不断移动的海冰带来的持续威胁。
科考船“探索三号”也代表着一项技术里程碑。中国称其为全球首艘专为全球深海科考设计、具备破冰能力的综合性科学考察船。破冰船与深海支援船的这一组合，使人们能够全年在极地作业；而在过去，这些地区只有冰层覆盖较少的短暂夏季才可进入。
德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所海洋地球科学家埃尔马·阿尔伯斯指出，此次考察的技术成就不止于抵达目标地点。
“中国此次任务有望为地球上最极端的水下栖息地带来重要的新认识。”阿尔伯斯说。
此次考察还实现了中国首次两艘载人潜水器联合水下作业。“奋斗者”号与“蛟龙”号协同作业，配合定位、标志物交接和水下拍摄。双潜水器作业有助于开展更全面的勘测，也能提供安全保障方面的冗余。“蛟龙”号还在任务期间完成了中国首次北极冰下载人下潜，展现出中国在极地深海作业方面不断增强的能力。
加克尔海岭的地质意义
加克尔海岭对地质学家尤为重要，因为它是超慢速扩张洋中脊最极端的实例之一。大多数洋中脊每年扩张数厘米，而加克尔海岭的扩张速度极慢，新洋壳形成的速度甚至不及人类指甲生长的速度。这种极慢的扩张速度造就了独特的地质构造，也可能影响沿海岭发育的热液系统类型。
作为全球洋中脊系统的一部分，加克尔海岭在板块构造以及地球内部与地表之间的元素循环中发挥着关键作用。海岭形成于北美板块与欧亚板块彼此分离之处，岩浆由此上涌并形成新的洋壳。了解这一过程，有助于科学家模拟从火山活动到洋盆随地质时间演化等诸多现象。
考察团队将海山、峭壁以及海底丘陵和峡谷等地质特征突出的区域列为目标。他们利用摄像机和声呐，以清晰影像取代早期地图上模糊的轮廓。这些高分辨率图像将帮助研究人员了解这套特殊海岭系统的结构和形成过程。
此次考察的主要科学目标之一，是确定加克尔海岭东段是否存在热液喷口。海水在新形成的火山岩中循环流动，受下方岩浆加热后再喷涌回海洋，并携带溶解的矿物质，由此形成水下温泉。2003年在加克尔海岭西段发现的热液喷口周围，生活着一些奇特生物群落。它们在完全黑暗的环境中依靠化学能而非阳光生存。
搜寻极端环境中的生命
在加克尔海岭东段搜寻热液喷口，意义远不止于满足科学好奇心。这些喷口系统孕育着独特的生态系统，或能为其他世界上可能存在的生命提供线索。热液喷口周围的生物通过硫化氢等矿物参与的化学反应获取能量，完全不依赖阳光。这种代谢方式与科学家推测的冰卫星地下环境相似，例如围绕木星运行的木卫二和围绕土星运行的土卫二，其冰壳下方可能存在生命。
在近百天的海上作业期间，考察团队沿海岭采集了沉积物岩芯、岩石、海水样本和生物标本。这些样本目前等待在实验室进行详细分析，科学家将寻找热液活动的化学特征，以及适应极端条件的独特生物证据。黄晓霞及其团队没有透露是否发现了活跃的热液喷口系统，并表示要得出确切结论，还需要数月的仔细实验室研究。
任务期间采集的生物样本可能揭示新物种，或发现生物适应深海、低温和黑暗环境的特殊方式。团队观察到了多种鱼类和深海物种，它们生活在黄晓霞所说的黑暗、寒冷、高压和岩石环境中。这些生物演化出了在地球上最不宜居环境之一中生存的非凡策略。了解它们，有望推动从医学到生物技术等多个领域的发展。
极端环境生命研究被称为天体生物学，它将深海探索与地外生命搜寻直接联系起来。如果生物能够在北冰洋的热液喷口周围繁衍，那么太阳系各处冰卫星的地下海洋中也可能存在类似生命。加克尔海岭的样本或将帮助完善相关模型，描绘这些外星生态系统可能的样貌。
深北极与气候的联系
此次任务在海面下数千米、远离人类聚居地的地方开展，但其发现与气候变化及其对人类社会的影响直接相关。北极升温速度是全球平均水平的两到三倍，对全球天气模式、海平面和生态系统都有深远影响。北极海底发生的变化，与影响温带地区严寒骤降或冬季异常温和天气的气候系统相互关联。
加克尔海岭等洋中脊在深海热量和化学物质的输送过程中发挥着关键作用。海水在这些海岭附近的洋壳中循环时，会与周围环境交换热量和矿物质。这一过程会影响海洋化学性质和环流模式，进而影响全球气候。来自加克尔海岭的详细数据有助于科学家完善气候模型，为沿海社区的长期规划、基础设施建设和灾害应对提供依据。
北极地区也是全球气候变化的“哨兵”。北极海洋温度、化学性质和生态系统的变化，往往预示着更广泛的变动，最终会影响其他地区。现在建立深北极环境的基准数据，能为科学家提供衡量未来变化的参照。这些信息对于理解整个地球系统如何应对持续变暖至关重要。
考察团队收集了大量观测数据，将支持对北极气候快速变化的研究，其中包括整个水柱不同深度的水温、盐度、化学成分和生物群落信息。这些数据有助于科学家了解北冰洋正在发生怎样的变化，以及这些变化可能如何影响全球气候系统。
中国不断扩大的极地雄心
此次任务不仅是一项科学成就，也凸显了中国在极地研究领域迅速增强的能力，以及其在北极地区不断扩大的存在。中国自称“近北极国家”，过去十年来持续增加极地活动，向该地区派遣破冰船、科考船和无人潜水器。北京将其北极工作定位为“和平科学发展”战略的一部分，重点包括气候研究、海洋生物多样性研究和海底资源测绘。
此次考察展现的技术能力，包括在厚冰下进行深潜作业以及使用先进破冰支援船，具有战略意义。随着气候变化导致冰层覆盖减少，北极变得越来越容易抵达，新的航线由此开放，潜在资源也逐渐显露。中国在该地区不断提升的技术实力，使其有望参与未来的开发机遇和新兴北极贸易航线。
今年夏天，中国向北极派遣了五艘科考船，其中包括一艘破冰船。如此大规模的部署彰显了中国对极地研究的投入，也表明其希望在北极事务中成为重要参与者。中国成功在冰封海域完成43次载人下潜，目前已成为唯一具备在冰层覆盖严重的北冰洋开展连续载人深潜作业能力的国家。
据中国自然资源部介绍，此次考察验证了“奋斗者”号和“探索三号”在极地冰区的作业能力。任务为极端极地环境建立了作业规程，并开创了一种移动式冰下潜水模式，有望拓展未来的探索空间。中国在这一领域的领先地位，可能影响围绕北极治理、科研合作和环境保护开展的国际讨论。
漫长的科学探索之路
虽然此次考察已经结束，科学研究才刚刚开始。任务期间采集的原始样本和视频资料，可能需要数年详细分析，才能充分显现其意义。科研人员将检测岩石的矿物组成和年龄，分析沉积物岩芯中的化学与生物标记，并研究生物标本，以确定它们与其他已知物种的亲缘关系。
科学家将特别关注加克尔海岭东段是否存在热液活动的证据。某些矿物的存在、异常的水体化学性质或特定的生物群落，都可能表明该区域存在活跃的热液喷口。如果这一发现得到证实，不仅将补全加克尔海岭的全貌，也能让人们进一步了解生命如何在深海环境中扩散和演化。
此次任务收集的地质数据将帮助研究人员了解超慢速扩张海岭与扩张速度较快的海岭有何不同。这些信息有望完善板块构造模型，加深我们对地壳形成和演化过程的认识。对海底地貌进行详细测绘，也将为该地区未来的研究奠定基础。
随着科学家分析此次历史性任务的数据和样本，新问题必然会不断涌现。每项发现往往都会揭开新的谜团，推动进一步探索和研究。曾经隐于冰层之下、科学界一无所知的加克尔海岭东段，如今已出现在科学地图上。它的秘密或许将逐渐改变我们对地球深海以及上方不断变化的北极的认识。
要点
- 中国“奋斗者”号潜水器在为期98天的北极考察中完成43次下潜，最大深度达5,277米。
- 此次任务首次对格陵兰岛和西伯利亚之间的水下火山链加克尔海岭东段开展载人探索。
- 考察团队开创了“船潜协同”方法，使潜水器能够在海冰覆盖率达80%的海域作业。
- 中国成为首个在冰层覆盖严重的北冰洋开展连续载人深海下潜的国家。
- 团队从此前无人探索的深海区域采集了沉积物岩芯、岩石、海水和生物样本。
- 此次任务完成了中国“奋斗者”号和“蛟龙”号两艘载人潜水器的首次联合水下作业。
- 相关研究或将发现热液喷口和独特生态系统，为天体生物学和气候科学提供线索。
- 此次考察展现了中国在极地研究领域不断增强的技术能力和影响力。
- 样本和数据需要数年分析，才能充分揭示其科学意义。
