在美国马萨诸塞州伍兹-霍尔的一个工业库房里，一只毛绒玩具犬守卫在一只重达五吨的钛制球体旁边。这个直径2.2米的球体明光锃亮，反射着来自头顶的灯光和从旁边走过的科学家的脸庞，他们来此亲眼目睹这个价值1 100万美元的工程奇迹，一个足以将研究人员运送到6 500米深海海底的球形载人舱。该球形舱将成为美国深海探究领域的生力军阿尔文号潜水器的新心脏。
美国旗舰潜水器阿尔文号因升级需要于2010年退役，预计明年将再次下潜
在50多年的潜水生涯中，阿尔文号潜到海底的次数比任何别的研究用潜水器都多，并且在过去的几十年里做出了极为重要的海洋发现。但在最近几年，它开始显得老旧，因为其他国家已经用比阿尔文号目前保持的4 500米极限潜水记录更深的潜水器赶超过阿尔文号。在2010年，伍兹-霍尔海洋研究所（WHOI）的阿尔文号潜水器管理员们让可敬的潜水器退出了服役，用4 000万美元对它进行重新设计。
大规模的升级需要很长时间。阿尔文号潜水器驾驶员兼WHOI探险队队长布鲁斯·斯特瑞克饶特（Bruce Strickrott）说：“我1966年来这儿开始，就有一场关于建造一艘新潜水器的讨论。”目前，他在管理该潜水器的重建工作。
斯特瑞克饶特和他的队员们将从2012年9月开始围绕载人球舱重建潜水器，为在明年三月底前在百慕达海岸附近执行一系列的测试任务作好准备。假如通过测试，阿尔文号潜水器将重新开始排满日程的科学潜航任务，重入给美国研究人员提供前所未有的手段来研究深海的工具行列。
但是，在庆祝潜水器修复后的处女航之后，研究人员将清醒地看到一些严峻的现实情况。预算问题已经严重制约阿尔文号潜水器的升级。因此，研究人员必须等待第二期工程的完成，至少要等3~5年的时间才能利用新球形舱所允许的更大深度极限。这就使得美国远远地落在法国、俄罗斯、日本以及崭露头角的中国的后面，中国今年6月已经把研究用潜水器送到了7 000米以下的深度。富有的企业家，像电影导演詹姆斯·卡梅隆乘坐私人潜水器深潜吸引公众的注意力，政府却在痛苦地削减许多深海资产。奥巴马总统正在计划明年削减在夏威夷的载人潜水器经费，这些潜水器可以下潜到水下2 000米。
卡梅隆说：“美国有一艘能够到达泰坦尼克号沉船所处的深度（约两三英里）的潜水器，但现在没那么深。深潜研究的未来前景到底会怎么样？”
未来前景一度看起来不着边际。在1977年2月17日那天，阿尔文号潜水器在加拉帕哥斯群岛(位于厄瓜多尔西部)东北方洋底游弋了大约400公里。几天之前，由船舶拖曳的传感器探测到靠近海床处水温有突变。阿尔文号潜水器探测了这一区域并把研究人员带到现场，首次面对面观察热液喷口――海床上将暖水流喷入冰冷海水的裂隙。在被假定为不毛之地的洋底，远离给予生命以能量的阳光，阿尔文号潜水器揭示了蛤、蟹、虾以及奇异的红顶白管蠕虫居住的绿洲。
在加拉帕哥斯群岛深潜两年后，阿尔文号的一次深潜探险见证了更刺激的场面：黑色液体喷涌而出，水温高达400°C，形成被称为“黑烟囱”的巨大海底烟柱。后来，在地质活动相对平静的墨西哥湾，阿尔文号潜水器发现了正在释放富含甲烷的较凉液体的排出口。这些“冷泉”也支持动物群落，包括生长缓慢的、据认为已有几百岁、存活在地球上的最古老生物管虫。这些由利用来自管涌水体化学能的微生物形成生机的生态系统的发现，提出了关于地球的生命是从哪儿发源的问题以及生命在其他哪个星球上可以居住的问题。
阿尔文号潜水器取得的一连串成就使得早先的批评者们――1960、1970年代一些顶尖地质学家――哑口无言，他们起先认为这些潜水器比玩具好不了多少。而自此，该潜水器一直供不应求，每年造访海底100~150次之多。虽然有些国家能够潜得更深，但阿尔文号潜水器“是现有最可靠的潜水器”，伍兹-霍尔海洋研究所的地质学家和阿尔文号潜水器大修的主要审查者苏珊·哈姆弗瑞斯（Susan Humphris）如是说，“我们需要在海洋底部工作的装备。阿尔文号潜水器已经成为这样的装备，而且还将继续担任这一角色。”
掌舵领航
海底航行者
辛迪·范·多佛（Cindy Van Dover）比任何别的科学家都更了解该潜水器。现在他担任位于美国北卡罗来纳州波佛特的杜克大学海洋实验室主任。范·多佛在伍兹-霍尔获得博士学位后花了将近三年的时间来训练担任阿尔文号潜水器的驾驶员。她是唯一绕过传统的研究生涯，选择驾驶该潜水器的女性研究人员，因为研究人员很少能获得这项工作。她说：“我想要做许多次下潜，因为我想要目睹我所研究的环境。”
范·多佛于1991年放弃她的驾驶员宝座，偶尔也回到阿尔文号潜水器的乘员位置，她最想做的就是亲临现场，亲眼目睹。老的球形舱建造于1973年，有三个13厘米大的观察窗，两侧一边一个供乘员用，前面一个供驾驶员用。范·多佛说：“有时候场面确实很壮观，但多数情况下不是，因此你最终只能观看驾驶员在做些什么的视频。”新的球形舱保留了侧面的窗户，但前面增至三个18厘米大的观察窗，给研究人员提供与驾驶员一样的视场。
球形舱里的空间也增大了，应该会给乘坐减少一点难受感。由于内部直径不到两米，老的球形舱没有放置座椅的空间，科学家们必须聚集在甲板上，别扭地倚靠在倾斜的舱壁上。经过两个小时下潜到海底时，四肢都会变得僵硬。WHOI的海洋地球化学家和位于伍兹-霍尔的美国国家深潜设施中心协调阿尔文号潜水器使用的首席科学家克里斯·盖尔曼（Chris German）说：“因为腿极度不舒服就通过摇晃整个潜水器来改变姿势，但那会影响采样。”
新球形舱增加了18%的内部空间，还有符合人体工程学设计的座椅。在采样和探险过程中，研究人员将用上更亮的灯光和改进了的摄影系统。
科学家们热衷于使用这些工具来探索海洋中脊――铸造海洋新地壳的6 000公里火山裂缝链――的地质学和生物学奥秘。到目前为止，海洋研究人员只调查了一小部分的洋脊系统。洋脊及其侧翼隐藏着一个地下裂缝和孔隙管网，其范围之大足以每100万年左右把整个海洋的水循环一遍，从而改变海洋的化学性质。未来的深潜活动也将把目标对准生活在海床下的微生物群落。据估计，海底微生物群落占地球生物量的三分之一。海洋科学家们希望研究广袤的深海平原，它们覆盖了地球表面的一半以上，但却探索得很不够；研究人员从深海提取的样本大部分都是科学意义上的新物种。
但科学家们想要造访的一些地方位于深达4 500米以上的海洋深处，目前仍在阿尔文号潜水器的潜水深度极限之外。美国国家科学基金会提供阿尔文号潜水器重新设计的大部分资金，无力一下子承担起建造6 500米级潜水器的重任。再则，如此深的潜水任务要求更多能量，建造一艘使用目前电池技术的潜水器，让它频繁下潜到更大的深度，其费用是极其高昂的。
位于美国新泽西州布伦斯维克的罗格斯大学的海洋学者瑞奇·卢茨（Rich Lutz，他参加过的阿尔文号潜水器下潜任务或许比任何科学家都多）惊讶地得知，目前的大修不会增加潜水器的下潜深度。他说：“我当然会以为这些改进之一将是下潜到6 500米的能力。”
洋底居民
然而，深度并不代表一切。尽管有中国蛟龙号潜水器破记录的下潜深度（7 020米）和卡梅隆的深海挑战者号潜水器的新记录深度（11 000米），但研究人员并不经常深潜。法国和日本的潜水器下潜到极限深度的机会不到10%。位于滨海拉塞讷的法国海洋开发研究所的水下系统部经理文森特·瑞戈德（Vincent Rigaud）说，研究日益专注于较浅的深度。他说：“今天的科学系于矿藏勘探或存在来自人类活动影响或人类兴趣的区域。”
美国的一些研究人员更担心新阿尔文号潜水器的其他局限性。位于美国加利福尼亚州茂斯-兰丁的蒙特利湾水族馆研究所的海洋生态学家布鲁斯·饶比森（Bruce Robison）说：“它现在做得很不错，但完全可以做得更好。”2004年，饶比森是评估深潜科学未来需求的美国国家研究委员会的成员之一。他的一个最大愿望就是一艘可以调整其浮力在任何深度停下来的深海载人潜水器（HOV），以便让研究人员在离洋底一定高度的地方开展研究工作。饶比森指出，海洋的大部分生物过程和化学过程都发生在水柱中，而不是在海床上。然而，无论是老式的阿尔文号潜水器还是重建的潜水器都不能调整浮力以使其悬停在海底上方，而又不耗尽电池的电能。因此几乎所有的潜航都是直达海底。
深潜研究何去何从
在关注阿尔文号潜水器局限性的同时，美国研究人员还为失去了几个科学潜水器而感到惋惜。资金困境迫使佛罗里达国际大学位于皮尔斯堡的港口海洋学研究所在去年让两艘强森海连号潜水器退役。美国国家海洋和大气管理局计划停止资助国家海底研究计划，该计划支持两艘泊于夏威夷的双鱼座潜水器。这两艘HOV因探索太平洋海底山峰，包括最新的夏威夷火山而出名。饶比森惋惜失去美国所有其他科学考察潜水器。他说：“尽管与阿尔文号潜水器一样好，但不仅如此。”
资深探险家罗伯特·巴拉德（Robert Ballard）并不因失去HOV而感到悲观。这位海洋地质学家发现了泰坦尼克号沉船并共同领导了最早发现热液喷口的巡航任务，他说：“我认为这是一个死的范例。”他使用的都是阿尔文号潜水器。他现在依赖自动潜水器（AUV）和遥控潜水器（ROV），它们可以由海面船只上或地球另一端的研究人员遥控操作。“AUV加上ROV就是我看到的未来。我不需要任何人在里面。”
阿尔文号潜水器在深海的工作时限在4~5个小时之间，而ROV可以在海底呆上几天，有些AUV可以在海底连续探索几个月。而且不载人的潜水器不需要像HOV所要求的庞大支援船队和后勤人员，这样一来就可以大大降低潜航任务的费用。由于它们的数据链接，ROV实际上还可以让世界各地参与研究任务的研究人员数量不受限制。
杰森2号ROV已经成为美国地质学家们最喜爱的工具，他们喜欢它在6 500米的水下探险和收集样本时的灵活性。但是它那提供电力和传输数据的笨重钢缆使得ROV无法潜得更深并使任务变得复杂。
就在阿尔文号潜水器成形的伍兹-霍尔山上，研究人员正在研制一台实验装置用以斩断讨厌的脐带式操纵电缆，同时又保留ROV的优点。鲜黄色、厢式送货车大小的海神号因到达南太平洋的挑战者深沟底部（11 000米，地球上最深点）而于2009年上了报纸头条。海神号可以自动操作，也可以由海面船只通过光缆操纵。
但只有头发丝三倍粗的光缆很容易断掉。因此伍兹-霍尔小组正在研究如何切断与海面的物理链接。队员们将于2012年9月在关岛近海测试海神号上的一个激光系统。该系统把数据发送到一个从船只上挂下来的接受器。研究人员将利用来自船只的声音信号控制海神号。
尽管ROV有种种优点，但大多数科学家认为，没有东西能取代人员亲自到深海探险。哈姆弗瑞斯说：“在大洋底部，仍然有一个地方需要人的大脑和眼睛。”对于那些说不需要HOV的人，她认为：“这有点儿像说‘为什么你要去大峡谷，而不是去看有关大峡谷的电影?’”
阿尔文号潜水器也是海洋科学领域里最好的招募工具。卢茨说：“它吸引了深海海洋科学界最优秀的人才。你可以告诉他们，‘你来和我们一起工作吧，我们打算用潜水器把你送到一英里半深的海底。’而不是说‘我们打算把你带到一艘船上，你将在电视屏幕上观看海底世界。’”
私人资金能够帮助保留一些深海科学研究的机会。谷歌前执行总裁艾瑞克·施密特（Eric Schmidt）于2010年购买了一艘83米的船，把它改造成海洋科学考察船。他的施密特海洋研究所将于明年用这艘船开始考察航行，并测试现有的ROV，其目的是为了在若干年后购买一艘ROV，并将它提供给研究人员使用。
卡梅隆乘坐他的单人深海挑战者号潜水器的下潜行动激发了像卢茨这样的研究人员们的想象力。“你会用科学家的眼光看着它说，‘没得说！我就坐这个东西下潜。’”
卡梅隆说他的潜水器可供任何愿意为进一步远征出钱的人使用。他说：“有人用我的潜水器和技术，我最高兴不过了。放在仓库里没有任何好处。”
同时，美国海洋科学界寄希望于阿尔文号潜水器，它们目前被拆散了放在伍兹-霍尔休息。抬头望着闪闪发亮的球形舱，斯特瑞克饶特脑子里闪现出一幅图画，他的队员们完成了全部的工作，阿尔文号潜水器又可以重新下潜了。他说：“当它从这儿被推出去的时候，它将是无可挑剔的。它太美了。”
资料来源 Nature
责任编辑 彦 隐