开发深海时代的到来

海洋是产生生命的源泉,人类和海洋有着很长时期密切接触的历史。人类从海洋中捕捞鱼类等作为食物,并利用海洋作为贸易往来的通道。今天,海洋已不仅仅是水产、海上交通的场所了,它同气象的关系及其资源利用等方面也颇受到注意。

然而,人类对于海洋的实际情况却知道得很少。这是因为海水具有光线非常难以穿透的性质,对于海底下的状态人类很难从海面上准确地掌握住。尤其是深海海底,由于从海面每向下10公尺则水压增加1气压,以及黑暗、水温低等苛酷条件,长期阻碍了人类的探索。然而,随着科学技术的迅猛发展,开发深海已逐渐成为可能了。

此外,旨在建立国际间新的海洋秩序的联合国海洋法条约在规定200海里经济性领域的同时,也规定锰团块等深海资源为“人类公有的财产”,应该在各国的共同管理下进行开发。在这样的背景下,美国和法国等许多国家都在进行深海考察,而且对其资源的开发利用在进行探讨。开发深海的时代确已到来了。

海底热水矿

在板坡扩大之处地壳剧烈活动,存在着热水喷出现象。这一现象是,海水浸入正在扩大的板块所产生的裂缝,波岩浆加热,再从海底喷射出来。这时,海水边溶解岩石中的金属成分边浸入裂缝中,当再喷出到海水中时被骤冷,金属便成为硫化物而析出形成矿床,这就是海底热水矿床 · 热水矿床中含有各种重金属,这是很有希望的海底矿物资源。到目前为止,已经肯定,在水深2500 ~ 3000公尺的洋中脊的中心部位存在着许许多多这样的矿床。最近,在海底沟背面称为背弧海盆的部位也发现了热水矿床。在日本周围,小笠原海域及冲绳沟有背弧海盆。可以预料,在这些海底盆地中,存在着有商品价值的热水矿床,这对于陆地上矿物资源缺乏的日本来说是希望非常大。

不依赖阳光的生态系统

在热水喷出区域附近存在着不同一般的特殊的生态系统。虽然喷出的热水含有大量的硫磺,但是其周围存在着利用硫磺作能源的细菌。以这种细菌为中心,由管状虫、白瓜贝、深海蟹构成了生态系统。这种生态系统因地球上其他的生态系统不一样,其特点是根本不需要阳光。这种生态系统仅仅依赖于由地球内部喷'出的物质,因此倘若热水的喷射停止,它们便死灭了,探讨这些生物的生理特性与代谢机理在生物学上是很有趣味的,此外,从这几年来兴起的生物工程学方面来看,这些生物的生理活性等的有效利用也大可期待。

这种生态系统不一定存在于热水喷出区域,同样存在于有地球内部流出物质的地方。也就是说它在板块边界及断层等区域都存在。所以,这些生态系统的存在可成为地壳构造等的标志,从地球科学方面来看也具有重大意义。

其他许多可能性

除上述之外,深海还有许多可资开发利用的方面,就矿物资源而言,存在于水深6000公尺左右处的锰结核以及最近在海底山脉发现的钴 - 锂 - 锰簇,都以其很高的利用价值而受到人们注意。另外,这些资源的成因也成了科学上探讨的对象,由于海底与陆上不同,没有风化作用,所以相当完好地保存了地形与地质构造,是研究地质学及地球物理学的适当场所。

开发深海技术

开发利用深海,最重要的是进行观测,今天深海考察技术已取得了巨大进步。

首先,从海洋面上考察海底地形、地质,特别是声波探测技术有了显著的进步。其中能精确地测量大范围海底地形的多窄束(Multinarrow beam)测深机和可以再现海底凹凸地形的侧向扫描声呐(side Scan Sonar)的出现,意义重大。根据运用这些机器取得的资料可以绘制成包括表面地质的海底地形图。这很有利于对地球物理学的研究,此外,运用拖航体及无人侦察机也可以取得很多信息。但是,更大的进步还在于开发在海底能自由转移的潜水考察船,用它来直接进行调查。

潜水考察船的进步

人类已经达到的海底的最深地方,是1960年杰克 · 皮卡尔和多恩 · 沃尔什驾驶探海潜艇“旅游者2号”到达的马里亚纳海沟的挑战者海渊(水深10916公尺)。那时的探海潜艇用巨大的汽油箱作浮力装置,不能在海底自由转移,仅在很有限的范围内作了观察。

尔后,1960年下半年,随着潜水考察船的研究开发的进步,出现了新的浮力材料,制造小型、轻量的潜水考察船成为可能了,其代表是美国的“阿尔宾号”,该考察船于1978年在东太平洋海盆首次在世界上发现了热水矿床。这种潜水考察船各国都在开发,日本在1981年建造了第一只正式的潜水考察船“深海2000号”,1983年起开始潜航考察。到目前为止,“深海2000号”已潜航200次以上,在地质学、生物学等许多方面都取得了很多成果。

开发6000公尺级潜水考察船

为了考察前面提到的海底沟的地形及热水矿床等资源,就必需能够达到更深的海底的潜水考察船。美国、法国都已建造了6000公尺级的潜水考察船。在日本1985年实施的KAIKO计划中,这种考察船的建造也很积极,取得了重大成果。

[《人类与科学技术》(日)1986年7~8月号]