要是把几组数据摆出来，普通人或许会感受到一些研究海洋领域专家学者的焦虑。
首先，海洋覆盖了全球70%以上的面积，但目前海洋只有5%的区域被人类探明。其次，国际自然保护联盟（IUCN）去年告诉他们，全球每年生产约4.6亿吨塑料，其中有2000万吨最终流入海洋。最后，一篇近期发表在Nature上的论文指出，在深海试采发生44年之后，许多生物群体依然受到影响。
平衡保护与开发是个难题。在2025中关村论坛年会举办的海洋科学与发展论坛上，国家自然科学基金委员会副主任兰玉杰表示，“人类要破解共同发展难题，比以往任何时候都更加需要国际合作和开放共享。”在加强海洋领域基础研究布局方面，她提到将主动适应AI驱动的科研范式带来的方法论革新。
深海采矿逐渐走向商业化，生境保护是关键
人们对海洋知之甚少。在垂直方向上，海洋包括大陆架、大陆坡、深海平原、海沟、盆地、海底山脉、海底峡谷、海底山等地形，垂直深度最大可以达到11千米。大海深处并不寂寥，其物种丰富程度也很高。
但毫无疑问的是，深海面临着来自自然和人类的双重挑战。例如，全球增温会让海水酸化，对于“这种增温和酸化是如何向深海挺进，其影响程度如何？”这类问题，人类目前也难以解答。
新能源中有锰、钴、镍等重要金属元素，这些元素的重要富存区域就在深海。于是，人们从水深大约1000米以下的海底开始挖掘，提取矿产资源。他们认为，深海采矿是一种可持续性更高的获取绿色转型所需矿产的方式。
已有的科学研究表明深海采矿本质上会严重破坏开采区域的栖息地和生物多样性，受到影响的依赖海底资源生存的生物类群可能需要数百万年才能恢复，甚至可能发生物种的局部灭绝。
而采矿过程释放的化学物质能改变海底水化学环境，通过富集作用导致重要经济鱼类发生毒素积累，甚至影响深海生物的生存。此外，深海采矿带来的噪声、灯光和震动等物理干扰会扰乱包括鲸类在内的海洋生物之间的交流。
不过，需要认清的是，在全球能源转型的重要阶段里，人类无法避免去开发深海资源。
中国海洋大学教授陈旭光表示，深海蕴藏着几千亿吨的矿产资源，它既是人类可持续发展的新支点，也是全人类共同的财富。目前世界各国竞相在深海采矿工程技术装备领域取得突破，许多国家已初步掌握了具备深海采矿完整的技术装备体系。在深海采矿不断走向商业化的过程中，生境保护成为了大家最关心的问题，也是最关键的问题。
陈旭光认为，深海开发和环境保护绝对不是相互冲突、相互制约的关系，而是深度融合、相互增益的共生关系。“比如说，我们在深海矿产开发过程中，可以帮助二氧化碳更好地封存在深海海底，来实现二氧化碳的深海封存，从而助力全球的碳减排计划。与此同时深海采矿水下装备也可以支撑环境监测的保护装备的研发和稳定地运行。”
科研工作者借助于深海采矿的轮船、管缆和矿车系统，将液态二氧化碳从水面可以输送至海底，让它作为海洋矿产开发的留存介质，这样在保持深海矿产开发高效率的同时，能够让二氧化碳形成稳定的水合物附存灾害地，这样就形成深海矿产开发和深海碳封存的协同并进、共同发展。
深海的作业扰动有可能在海带形成大规模的羽状流，这些羽状流可能会生成扩散，威胁生态环境。陈旭光介绍，鉴于深海采矿可能引发的生态的危险，他们从绿色的藻类当中提取成分，这个成分可以和羽状流的细小颗粒快速地蓄积成团，形成大量的絮团快速地沉积到海底，这样就能制约减缓海底产生的羽状流对海底生态的危险和威胁，能抑制深海采矿对海底的生态的威胁，让海底告别这种类似于雾霾的威胁，守护海底生态。
“这是我们的一个理念。这个工作也通过蛟龙号在海底原位进行了海试的验证。”陈旭光说。
用AI研究深海生境
深海生境有多个。中国工程院院士、自然资源部第二海洋研究所研究员李家彪说，在这些生境空间里，有100万的新物种会被发现。从最近几次深潜所获得的新物种来看，他认为这种估算并不激进。
人类对于深海生境的研究不足，缺少系统性的科学观测。基于这类情况，2023年联合国教科文组织政府间海洋学委员会发起了一个“数字化的深海典型生境”大科学计划。该计划也成为全球21项联合国“海洋科学促进可持续发展十年”大科学计划申报中的唯一获批计划。
根据计划，科学家们将重点关注海山、洋中脊、陆坡和平原等易受自然变化、气候变化、人类活动影响的深海典型生境类型，开展科学调查及连通性研究，发展深海长期智能观监测技术，提升深海典型生境应对扰动的预测能力，构建“发现-模拟-预测”数字化平台，集成深海典型生境“一张图”等公共产品并形成深海典型生境治理解决方案。
按照李家彪的解释，这个项目是希望推动人们对深海不同生境的认知发展，以及去探索发展深海生境的新技术。简而言之，该项目就是帮助人类去理解在自然和人类的影响下，这些深海生境的韧性和脆弱性到底在哪里。
海洋科学是一个天然跨学科、跨国别的研究领域。特别是在新一轮科技革命和产业变革加速演进的背景下，深海研究面临的许多问题高度复杂，相关理论和技术突破越来越依赖不同学科、不同国家的协同攻关。就如同李家彪所说，做好“数字化的深海典型生境”大科学计划，单一的研究机构、单一的国家很难去完成全球认识，所以必须要构建一个全球网络。
在此次论坛上，李家彪还提到，当前我们要聚焦全球最重要的三个深海生境。一个是大洋中脊的热液生境，这个区域是硫化物分布的区域；第二个是深海平原生境，这里分布了大量的锰结核，可能是在未来最先开发的矿种；第三个是深海海山生境，海山是物质和能量在垂直方面交流最为激烈的区域，该区域可能是日后最重要的研究方向。
“研究深海生境虽然是一个生物学的问题，但是它的方法可能要过渡到非生物学才能够解决。”李家彪认为，人类观察世界的最重要的工具，一个是眼睛、一个是耳朵。在研究深海生境时，声和光两个方向的数据可能需要利用AI来深度学习。
在他看来，海洋中最大的数据挑战就是稀疏的空间数据以及这些数据之间缺少关联，这些需要用生成式AI以及大数据模型来分别解决。专家们希望提供一个更大的预测模型，这个预测模型需输入各种环境数据，并对深海生境进行成图，构建一个全球或者是一个区域尺度的生境宏观时空演化的多模态大模型。
他说，这些模型则有利于我们未来输入不同的参数来预测气候变化、预测人类活动可能带来的影响。而它的后果评估，则会变得更加数字化。
穿越海斗深渊，发现全新的生命
在上世纪70年代，著名的美国载人潜水器阿尔文对于海底热液烟囱以及热液极端生命的发现，震惊了世界。而这一发现也极大地拓展了人类特别是科学界对地球上极端生命科学的认知。不过，地球上还存在着比深海热液更加极端的环境，也就是超过6000米的深渊区域。
全球共有37条超过6000米的海斗深渊，所涉海域接近于我国的陆地面积。它们分布在大洋板块向大陆板块俯冲的地带上，水深范围从6000米到11000米左右，被科学家称为“海斗深渊”“超深渊”或“海沟”，代表着地球上最深的海洋区域。
当海水深度每增加10米，水中物体所要承受的海水压力就会增加一个大气压。如果是在10000米的海底，所要承受的压力将达到1000个大气压。所以，探索海斗深渊就需要依赖无人的着陆器或者是无人的潜水器来开展研究。我国经过十余年努力，先后研发出了三代载人潜水器，7000米级的“蛟龙”号，4500米级的“深海勇士”号以及现在万米级的“奋斗者”号。
2022年中国科学院部署启动“全球深渊深潜探索计划”。去年，在西北太平洋高纬度寒冷海域及最低能见度仅50米的恶劣天气下，“奋斗者”号全海深载人潜水器37天完成31个潜次任务，其中28次下潜超过6000米水深，7次下潜超过9000米水深。截至2024年底，我国科学家已完成八条全球主要海沟深渊的载人深潜科考，创造多项世界载人深潜作业和科考新纪录。
在此次论坛上，中国科学院深海科学与工程研究所研究员杜梦然分享了自己下潜的经历。随着不断地进入深渊，杜梦然等人发现传统的海洋调查方式，尤其是把样品取样回来后进入实验室分析的方式，已无法满足他们对这种极端条件下生命过程的研究需求，因此，他们决定把实验室搬到海底去。
“我们现在能在深渊的原位实现关键溶解气体和衡量金属的分析，我们也能通过这种探针的方式把它插到沉积物之下，获得关键的化学参数剖面。”杜梦然说，他们还能进一步在深渊万米的原位进行同位素的示踪试验，帮助科研人员研究有机质降解碳的动力学机制。
除了这些研究需求外，他们现在的一项工作是要给载人潜水器安装一个智能“大脑”。过去，科研人员下潜要依赖此前下潜科学家的经验，去识别一个未知环境的生物或地质目标，而现在科研人员可通过大数据训练，可让任何背景的科学家在下潜过程中都能认识到一个未知的海域所蕴藏着哪些全新的、未知的生命和地质目标。
杜梦然还提到，如今他们也研制了一系列、一套能在深海深渊海底进行长期驻留的原位实验室。这些原位实验室可以在深海深渊底部驻留半年以上，自带电源可以根据科学家预设的程序进行自主实验，也可以根据所携带的传感器获得参数来进行实验的智能调节，以满足他们对长周期生物地球化学研究的需求。
新京报记者 张建林
编辑 刘茜贤 校对 吴兴发
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