自2007年俄羅斯“和平一號(hào)”載人潛水器在北極點(diǎn)下潛至4261米深處的海底并插下俄羅斯國(guó)旗，十多年過去，真正在極區(qū)冰域?qū)崿F(xiàn)常規(guī)載人深潛一直是世界級(jí)難題。

2025年夏秋之際，由中國(guó)自然資源部與中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合組織，“深海一號(hào)”“雪龍2”號(hào)“探索三號(hào)”科考船和“蛟龍”號(hào)、“奮斗者”號(hào)載人潛水器共同實(shí)施的中國(guó)首次北極冰區(qū)載人深潛調(diào)查在地球最北端海域成功完成數(shù)十次下潛，創(chuàng)造了全球載人深潛紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)載人深潛能力從“全海深”拓展至“全海域”。來自國(guó)內(nèi)三十余家單位，包含海洋生物、海洋地質(zhì)、海洋環(huán)境、海洋技術(shù)等學(xué)科方向的240名科考隊(duì)員以“船潛協(xié)同”的新模式，顯著提升了極區(qū)載人深潛的作業(yè)效率與安全性，采集了一批珍貴樣本，為深入研究北極氣候快速變化、極區(qū)地質(zhì)過程及生命演化和適應(yīng)機(jī)制，鑿開了一扇前所未有的窗。

此次，中國(guó)載人深潛團(tuán)隊(duì)在北冰洋冰區(qū)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的深海進(jìn)入和一系列的科學(xué)考察及試驗(yàn)?！疤剿魅?hào)”搭載“奮斗者”號(hào)載人潛水器共完成43個(gè)潛次作業(yè)任務(wù)，其中，在海冰覆蓋率大于80%的中央海盆開展了國(guó)際上首次對(duì)加克洋中脊的載人深潛科考，29天中完成了32個(gè)潛次。潛次平均水中時(shí)間大于9小時(shí)，平均海底作業(yè)時(shí)間大于6小時(shí)，最大下潛深度達(dá)5277.2米，有10名潛航員在極區(qū)下潛次數(shù)超過8次。

蛙人在北極密集冰區(qū)回收“奮斗者”號(hào)潛器（左）。苗業(yè)宸|圖

“深海一號(hào)”在“雪龍2”號(hào)破冰船的協(xié)同作業(yè)下，搭載“蛟龍”號(hào)成功實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次北極冰區(qū)下潛和在北極海域的十余次載人深潛，拍攝了大量珍貴的深海生物影像，并帶回了海蛇尾、?？?、海鞘、海蜘蛛等多種高完整度的生物樣品。“蛟龍”號(hào)還與“奮斗者”號(hào)進(jìn)行了水下協(xié)同作業(yè)，完成了雙潛器定位搜索、標(biāo)志物互換、水下運(yùn)動(dòng)拍攝等任務(wù)。此次科考的成功也驗(yàn)證了“奮斗者”號(hào)載人潛水器的全海域科考能力，使我國(guó)成為唯一能夠在北極密集冰區(qū)開展連續(xù)、常規(guī)載人深潛的國(guó)家。

險(xiǎn)象環(huán)生的冰區(qū)

作為一個(gè)由大氣、海冰、冰蓋、凍土、海洋等要素共同構(gòu)成的復(fù)合環(huán)境系統(tǒng)，北極大部分區(qū)域被處于動(dòng)態(tài)變化中的海冰所覆蓋，且由于全球變暖的“北極放大效應(yīng)”，該地區(qū)正經(jīng)歷顯著的氣候變化,升溫速率為全球平均速率的2到4倍，環(huán)境脆弱性增強(qiáng)。不斷移動(dòng)的磁北極，以及不斷變化的海冰、大氣、水循環(huán)、冰蓋、海底過程，使北極對(duì)整個(gè)地球系統(tǒng)產(chǎn)生著影響；全球擴(kuò)張速率最慢的洋中脊——加克洋中脊在北冰洋的存在，則將國(guó)際海洋地質(zhì)學(xué)界的目光牽往北極。此外，物種與環(huán)境的適應(yīng)性演化、極區(qū)長(zhǎng)年冰封之下的深海生物可能蘊(yùn)含的獨(dú)特生命啟示和資源價(jià)值等，也激發(fā)著科學(xué)家們的探索渴望。

在冰原起伏如白色戈壁的北極，盡管載人深潛母船與深潛器面臨寒冷、迷霧、定位、導(dǎo)航等諸多挑戰(zhàn)，“探索三號(hào)”和“奮斗者”號(hào)的關(guān)鍵性能和技術(shù)尚未完全得到驗(yàn)證，中國(guó)科考隊(duì)仍顯示了足夠的勇氣、堅(jiān)毅和能力來應(yīng)對(duì)壓力和挑戰(zhàn)。這很大程度上要?dú)w功于此前“探索三號(hào)”在為期165天的航次任務(wù)中安全運(yùn)行15000余海里的經(jīng)歷和“奮斗者”號(hào)、“深海勇士”號(hào)已經(jīng)積累的1000多次下潛經(jīng)驗(yàn)為隊(duì)員們提供的信心。

據(jù)近日在三亞崖州灣科技城舉辦的中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“載人潛水器與海上作業(yè)母船”用戶委員會(huì)2025年度會(huì)議發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2025年底，我國(guó)3臺(tái)深海載人潛水器累計(jì)下潛1700余次，其中“深海勇士”號(hào)和“奮斗者”號(hào)已服務(wù)151家科研單位、624名深潛科學(xué)家。

但現(xiàn)實(shí)的開放性風(fēng)險(xiǎn)永遠(yuǎn)不可能完全退場(chǎng)。當(dāng)載人深潛與真實(shí)的北極相遇，即使是在夏季，海域里遍布的浮冰和冰山依然構(gòu)成了嚴(yán)重的安全威脅——撞擊船體、絞纏纜繩，甚至封堵潛水器的上浮通道都是常態(tài)；接近冰點(diǎn)的海水對(duì)潛水器的材料、密封件、電池與液壓系統(tǒng)性能構(gòu)成了嚴(yán)峻的考驗(yàn)；突如其來的風(fēng)暴與濃霧則給潛器的布放與回收作業(yè)帶去了巨大困難。

中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所副所長(zhǎng)唐古拉山在中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“載人潛水器與海上作業(yè)母船”用戶委員會(huì)2025年度會(huì)議上介紹，在地磁環(huán)境特殊、低溫且有浮冰的高緯度區(qū)域，“奮斗者”號(hào)開創(chuàng)了在密集冰區(qū)“船潛協(xié)同”的新模式。具體地說就是：浮冰是運(yùn)動(dòng)的，冰下的水流也是運(yùn)動(dòng)的，潛水器要浮出水面時(shí)，需要在潛水器和母船之間建立能互相找到彼此的能力，加強(qiáng)母船在海冰不斷漂移的惡劣環(huán)境中對(duì)潛水器的精準(zhǔn)導(dǎo)引，使之安全上浮，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的下潛和作業(yè)。

“因?yàn)楸鶎?duì)于水聲通信是有影響的，有時(shí)候母船傳送給潛器的信號(hào)會(huì)因此受到干擾和延誤，使?jié)撈黢側(cè)脲e(cuò)誤的方向，從而失去安全上浮的機(jī)會(huì)?！比A大生命科學(xué)研究院研究員孟亮回憶此次科考隊(duì)在北極冰區(qū)的第一個(gè)載人深潛潛次時(shí)，印象特別深刻的是潛水器拋載上浮后，船員們?yōu)榱说却凉撈髡业匠鏊ǖ溃陲L(fēng)如刀割的甲板上堅(jiān)守了兩個(gè)多小時(shí)。

負(fù)責(zé)科考作業(yè)支撐系統(tǒng)的中船集團(tuán)學(xué)科帶頭人、中船七〇四所技術(shù)線專家李彬表示，極區(qū)作業(yè)支撐裝備面臨低溫、大風(fēng)、冰、濃霧等各種自然條件下組成的一個(gè)非線性、復(fù)合型環(huán)境。材料與工藝的平衡、收縮系數(shù)不同零件的精密配合，以及極地環(huán)境下的精準(zhǔn)控制，都是作業(yè)支撐系統(tǒng)面臨的大難題。

比如實(shí)際作業(yè)時(shí)北極冰會(huì)隨著洋流漂移，這導(dǎo)致舷外作業(yè)非常危險(xiǎn)，包括載人潛水器在內(nèi)的深海裝備布放、回收時(shí)都有受冰撞擊的安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，大水深帶纜裝備需要較長(zhǎng)的作業(yè)時(shí)間，冰的運(yùn)動(dòng)方向、速度是不確定的，隨時(shí)可能傷纜，一旦斷纜不僅意味著裝備的丟失，而且會(huì)對(duì)船上作業(yè)人員和設(shè)備造成傷害。

船員在"探索三號(hào)"后甲板鏟雪。苗業(yè)宸|圖

盡管最困難的時(shí)刻已經(jīng)過去，也許是那段日子戰(zhàn)天斗海的辛勞留下了太深刻的記憶，李彬釋然的笑容里仍帶了些許苦澀。他反復(fù)強(qiáng)調(diào)，一個(gè)綜合、復(fù)雜系統(tǒng)要形成作業(yè)能力非常不容易，不僅需要各個(gè)單機(jī)設(shè)備好用，而且船、動(dòng)力系統(tǒng)、作業(yè)支撐系統(tǒng)和潛水器相互之間需要像精密的齒輪般耦合。

據(jù)中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所的海洋地球物理學(xué)家黃曉霞介紹，在單船保障下，通過在北極密集冰區(qū)連續(xù)多次的下潛試驗(yàn)，科考隊(duì)此次攻克了一系列極區(qū)深潛科考作業(yè)的船載/潛載國(guó)產(chǎn)技術(shù)，解決了潛水器在任意冰區(qū)都可下潛和長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的世界級(jí)難題，使我國(guó)具備了北極深海的進(jìn)入和探測(cè)能力。

深入加克洋中脊

“剛下去的時(shí)候，漫山遍野的?？?、海參，然后在爬坡過程中看到了漫山遍野的海綿及大量的巖石。與之前潛次所見不同的是，這里的巖石呈綠色或白色，當(dāng)時(shí)我們就懷疑是蛇紋石化橄欖巖。”在中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“載人潛水器與海上作業(yè)母船”用戶委員會(huì)2025年度會(huì)議上播放的北極科考紀(jì)錄片里，黃曉霞開心、激動(dòng)的話語聲依稀可以被辨認(rèn)出來。由她擔(dān)任首席科學(xué)家的TS3－5航次在海冰厚且密集、存在小面積冰間出水口的加克洋中脊選擇海底山和懸崖等具有地質(zhì)意義的區(qū)域?qū)嵤┝讼聺摽疾欤杉苏滟F的北冰洋水體、沉積物、熱液沉淀、巖石和生物樣品。這些樣本將為深入研究加克洋中脊海底地質(zhì)過程、極區(qū)生命演化和適應(yīng)機(jī)制等重大科學(xué)問題提供重要支撐。

深海洋中脊（又稱大洋中脊、中央海嶺）是貫穿四大洋的地球表面最長(zhǎng)海底山脈，總長(zhǎng)約8萬公里。它是海底擴(kuò)張的中心區(qū)域、地球巖石圈再生的主要場(chǎng)所，屬于分離型板塊邊界，地幔物質(zhì)在那里沿中央裂谷不斷上涌、噴發(fā)，冷卻凝固形成新的洋殼，同時(shí)也孕育了大量的礦產(chǎn)資源。全擴(kuò)張速率小于20毫米/年的超慢速擴(kuò)張脊占全球大洋中脊系統(tǒng)的1/3，其中，西南印度洋中脊和北冰洋加克洋中脊屬于擴(kuò)張速率最慢的兩處。

加克洋中脊從挪威的斯瓦爾巴德群島附近延伸至俄羅斯的東西伯利亞海沿岸，是全球海底山脈向北延伸的終點(diǎn)，全長(zhǎng)1800千米，位于北美構(gòu)造板塊和歐亞構(gòu)造板塊的分離處，擴(kuò)張速率最慢小于7.3毫米/年，就像一個(gè)展示地球板塊分離過程的慢鏡頭，是研究地球深部的理想天然實(shí)驗(yàn)室。由于長(zhǎng)年厚冰覆蓋率超過80%，關(guān)于它的研究非常稀少，迄今已開展的大部分關(guān)于加克洋中脊的調(diào)查集中于其西段，此次我國(guó)“探索三號(hào)”科考船搭載“奮斗者”號(hào)載人潛水器去到的加克洋中脊東段（擴(kuò)張速率基本小于10毫米/年）長(zhǎng)期以來屬于地球深部探測(cè)和研究的空白區(qū)，也是地球系統(tǒng)板塊構(gòu)造理論的關(guān)鍵拼圖之一，隱藏著地球深部地幔物質(zhì)上涌的秘密。

專注報(bào)道地球科學(xué)、行星科學(xué)、天體物理學(xué)和地球環(huán)境變化領(lǐng)域前沿進(jìn)展的《Nature》雜志記者Alexandra Witze在2025年11月中旬發(fā)表了《Chinese researchers reveal unexplored section of mysterious Arctic Ocean ridge》（《中國(guó)研究人員揭示了神秘北冰洋海脊未被探索的部分》），對(duì)該航次的成果專門進(jìn)行了報(bào)道，稱“海洋學(xué)家們希望在海底熱液噴口處發(fā)現(xiàn)異乎尋常的生態(tài)系統(tǒng)”。

報(bào)道指出，沿加克洋中脊不斷形成的新洋殼，以比人類指甲生長(zhǎng)還要慢的速度向兩側(cè)擴(kuò)張。正是這種緩慢的地質(zhì)活動(dòng)能夠產(chǎn)生足夠的熱量和化學(xué)能，支撐海底熱液噴口的存在。此前，美-德聯(lián)合科考隊(duì)于2001年在該洋中脊西段發(fā)現(xiàn)的類似噴口周圍，棲息著奇異的生態(tài)系統(tǒng)——那里的生命體完全不依賴陽光，卻能繁衍生息。這類環(huán)境為幫助科學(xué)家理解生命如何在地球以外的冰冷海洋世界（如木星被冰殼覆蓋的衛(wèi)星“歐羅巴”）中起源和演化提供了絕佳的機(jī)會(huì)。此外，深海熱液噴口釋放的熱量也被認(rèn)為影響著全球洋流循環(huán)。

Alexandra Witze指出，雖然中國(guó)科學(xué)家對(duì)采集到的樣本的分析還未完成，但加克洋中脊區(qū)域東段很可能也存在海底熱液噴口。該報(bào)道還引用了美國(guó)馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的海洋地球化學(xué)家克里斯托弗·格爾曼（Christopher German）的話——“那里實(shí)在太難抵達(dá)了，任何人去做點(diǎn)什么，幾乎注定會(huì)帶來令人興奮、與眾不同且全新的發(fā)現(xiàn)”，以及德國(guó)不來梅港阿爾弗雷德·魏格納研究所的海洋地球科學(xué)家埃爾瑪·阿爾伯斯（Elmar Albers）的觀點(diǎn)——“中國(guó)此次科考有望帶來重要的新見解。”

海洋深處的新發(fā)現(xiàn)

除了海洋地質(zhì)領(lǐng)域，中國(guó)此次在北極冰區(qū)的載人深潛調(diào)查也涉足氣候變化、生命科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。早期，從幾千米海洋深處采集到的生物樣本到了甲板上被發(fā)現(xiàn)全部已經(jīng)失去生命，很多人認(rèn)為是因?yàn)楹５椎膲毫h(yuǎn)大于陸地，獅子魚等動(dòng)物由于不能適應(yīng)上層水域和陸地上的壓力而“爆炸”了。曾多次隨潛水器潛入深海的孟亮過去也是這么認(rèn)為的，但這次在北極的一些現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)動(dòng)搖了他以往的認(rèn)知——科考隊(duì)員從四千多米水深處采集到的鉤蝦、飛象章魚等生物，到了甲板上仍是活的；魚蝦在水里游動(dòng)的狀態(tài)甚至和在海底沒什么兩樣；一些菌株在水下壓力達(dá)40兆帕的環(huán)境里可以生長(zhǎng)，出水后在0兆帕的壓力下也可以生長(zhǎng)，說明它們可以適應(yīng)不同環(huán)境下壓力的變化，其韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出以往的想象。

但大多數(shù)生物還是適合它們自然的生存環(huán)境，出水后能長(zhǎng)時(shí)間被人工養(yǎng)好的是極少數(shù)?！拔覀儫o法完全模擬、創(chuàng)造這些生物在冰下的生活環(huán)境。很多生物如同一個(gè)小群落般組織在一起，互相不能離開彼此。”孟亮說。相較以往只能通過他人之口或在實(shí)驗(yàn)室里借助文獻(xiàn)得到關(guān)于研究對(duì)象的信息，這次直接通過自己的眼睛看到活生生的現(xiàn)象讓孟亮體會(huì)到了兩者在注意力導(dǎo)向方面的顯著差別——北極現(xiàn)場(chǎng)的見聞使他很自然地推測(cè)：環(huán)境壓力的變化可能并不是決定深海生物生死的最關(guān)鍵因素，而溫度的影響可能被輕視了——因?yàn)樵诒睒O地區(qū)，海面和深海的溫度沒有太大差別；而在其他地區(qū)，這個(gè)差別則要顯著得多。

像這樣的思考方向，是孟亮在實(shí)驗(yàn)室里從來沒有產(chǎn)生過的。從中他也感悟到，整個(gè)自然界中還有太多人類并未真正發(fā)現(xiàn)或理解的現(xiàn)象值得繼續(xù)探索，親臨北極現(xiàn)場(chǎng)帶來的不僅是極地科考樣品，還有關(guān)于北極研究的范式改變。據(jù)悉，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織生物技術(shù)委員會(huì)歸口，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所等我國(guó)多家機(jī)構(gòu)共同研制的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《Biotechnology — Biobanking — Requirements for deep-sea biological material》（暫譯名：《生物技術(shù)—生物樣本庫—深海生物樣本保藏要求》）已于2025年12月9日正式發(fā)布，標(biāo)志著源自中國(guó)的深海生物樣本保藏技術(shù)方案已成為國(guó)際通行的準(zhǔn)則。

由于北極地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差，很多時(shí)段甚至根本就接收不到信號(hào)，二十多天的航渡時(shí)間如果什么都干不了，就太漫長(zhǎng)、太浪費(fèi)了！“探索三號(hào)”作為專門的科考船，船上擁有冰箱、微生物培養(yǎng)箱、滅菌鍋、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，所以孟亮最近琢磨著爭(zhēng)取把他們陸上實(shí)驗(yàn)室里的一些專用儀器、設(shè)備帶到科考船上建設(shè)一個(gè)船載實(shí)驗(yàn)室，這樣，以后就可以充分利用二十多天的航渡時(shí)間及時(shí)處理采自深海的樣品，可能回程路上就可以利用時(shí)間把很多工作做完。特別是像基因測(cè)序儀那樣環(huán)境敏感度不是特別高的儀器，孟亮認(rèn)為可以通過集裝箱改裝成移動(dòng)科考實(shí)驗(yàn)室，利用海浪補(bǔ)償器或云臺(tái)彌補(bǔ)水平度的缺失，這樣，即使船體晃動(dòng)，仍能維持儀器基本處于平穩(wěn)狀態(tài)。

遠(yuǎn)離人間煙火的漫長(zhǎng)旅途中，海域里出沒的海豹、海象、鯨魚等自然生靈是讓科考隊(duì)員們?nèi)杠S的景觀。每當(dāng)有人發(fā)現(xiàn)北極熊，船上會(huì)第一時(shí)間廣播，通知大家趕緊去駕駛臺(tái)觀看。孟亮印象中他們這趟旅程遇到的北極熊絕大部分是剛結(jié)束了冬眠的熊媽媽和她的孩子們，它們通常對(duì)人比較警惕，最多離船100米左右遠(yuǎn)就自動(dòng)走開了，不會(huì)上船。那些北極熊遠(yuǎn)看皮毛都特別光亮，胖乎乎、挺干凈的，不像之前一些媒體報(bào)道的那樣，因?yàn)椤白鳛椴东C平臺(tái)和遷移路徑的海冰減少”導(dǎo)致食物短缺而瘦骨嶙峋。