人类自古就开始潜水,而真的潜入深海还是20世纪的事。最深的记录是在1960年1月23日,一名瑞士工程师和一名美国军官乘坐深潜器,下到了世界大洋最深处——马里亚纳海沟,在10916米深的海底呆了20分钟。但是千米水深就有上百个大气压,到深海作“探险”可以,要蹲在海底长期“观测”又谈何容易!
长期现场观测是当代地球科学的要求,现代的地球科学要作环境预测,就只有通过过程观测才能揭示机理,不能满足于短暂的“考察”。一个例子是海洋沉积。深海海底的泥来自表层,长期以来总以为这是一种缓慢、均匀的过程,就像空气里的雨点那样降到海底。1978年发明了“沉积捕获器”,把下面装有杯子的“漏斗”投放到海水深层,每隔几天换一“杯”,看沉积颗粒究竟是怎样降到海底的。结果大出意外:有的杯子几乎是空的。原来海洋里的沉积作用平时微乎其微,来时如疾风暴雨,是突发性的。
但凡是在海里作连续观测,都有能源供应和信息回收的限制,因为必须定期派船更换电池、取回观测记录。这种一年半载以后才能取回的记录,连续但并不及时,而海上预警要求有实时观测的信息,不是要“事后诸葛亮”的“马后炮”。海面作业更大的限制在于安全,而偏偏最不安全时候的观测最有价值,比如台风和海啸。
近来的动向,就是把观测点放到海底去:在海底布设观测网,用电缆或光纤供应能量、收集信息,多年连续作自动化观测,随时提供实时观测信息。其优点在于摆脱了电池寿命、船时与舱位、天气和数据迟到等种种局限性,科学家可以从陆上通过网络实时监测自己的深海实验,命令自己的实验设备冒着风险去监测风暴、地震、藻类勃发、海底喷发和滑坡等各种突发事件。
在海底建立观测地球系统的第三个平台,将从根本上改变人类认识海洋的途径,是地球科学又一次来自海洋的革命。如果说,从船上或岸上进行观测,是从外面对海洋作“蜻蜓点水”式的访问;那么从海底设站进行长期实时观测,就是深入到海洋内部作“蹲点调查”。500年前达·芬奇设计潜水服,130年前凡尔纳写“海底两万里”,在当时都只是科学幻想。今天,不仅人类可以下潜到洋底深渊,机器人可以游弋海底火山,而且正在海底铺设观察网,把大洋深处呈现在我们面前。