水下機(jī)器人的機(jī)械臂上有一個(gè)錳結(jié)核，珊瑚就生長在上面?？茖W(xué)家們正在利用遙控潛水器研究海底的多金屬結(jié)核以及依賴這些結(jié)核生存的動(dòng)物，例如這種深海珊瑚。

來源：Science news

作者：克里斯蒂安·艾略特

編譯：觀海局

2021年，一個(gè)名為“帕塔尼亞二號”（Patania II，由比利時(shí)全球海洋礦物資源公司Global Sea Mineral Resources開發(fā)，重達(dá)27噸）的10米長機(jī)器人在東太平洋海底緩緩行駛，深度約為海面以下4公里。它的吸盤吸取土豆大小的多金屬結(jié)核，并通過軟管將其輸送到海面的船只上。這是克拉里昂-克利珀頓斷裂帶（CCZ）首次進(jìn)行工業(yè)規(guī)模采礦設(shè)備的測試。CCZ是一個(gè)面積達(dá)500萬平方公里的海域，遍布著大量珍貴的金屬礦藏，也是關(guān)于是否應(yīng)該允許企業(yè)進(jìn)行深海采礦爭論的核心所在。

在海面，一艘科考船緊隨其后，利用遙控潛水器和海洋傳感器監(jiān)測采礦機(jī)留下的痕跡。它收集到的數(shù)據(jù)，清晰地展現(xiàn)了深海采礦對豐富但鮮為人知的深海生物群落造成的直接破壞。

五年后的今天，歐洲“采礦影響”（Mining Impact）項(xiàng)目的研究人員計(jì)劃重返“帕塔尼亞二號”試驗(yàn)場和克拉里昂-克里伯頓斷裂帶（CCZ）的其他地點(diǎn)，評估采礦對深海生物群落的長期影響，以及需要多長時(shí)間才能恢復(fù)。

“當(dāng)你把這些東西放進(jìn)采集器時(shí)，一部分生物群落就消失了，”德國阿爾弗雷德·韋格納研究所的生物地球化學(xué)家費(fèi)利克斯·詹森說，他研究海底沉積物中的微生物群落，也是該研究團(tuán)隊(duì)的成員?！暗珕栴}是，人類留下的那些東西是否適合生物重新定居，并建立起支撐長期生存所需的種群數(shù)量？”

為了探究這一問題，一項(xiàng)名為“采礦影響”（MiningImpact）的項(xiàng)目啟動(dòng)，該項(xiàng)目耗資2500萬歐元，于2015年啟動(dòng)，計(jì)劃在2026年至2028年間開展六次科考航行，屆時(shí)將有來自9個(gè)國家的100多名科學(xué)家參與其中。

隨著開采結(jié)核礦藏（用于生產(chǎn)包括電動(dòng)汽車電池在內(nèi)的各種技術(shù)所需的鎳、鈷和其他金屬）的競爭日趨激烈，這項(xiàng)研究的推進(jìn)也隨之展開。聯(lián)合國國際海底管理局（ISA）今年有望最終敲定國際水域采礦的監(jiān)管條例，該機(jī)構(gòu)已向21家法人實(shí)體發(fā)放了31份合同，用于勘探深海采礦——主要目標(biāo)是克拉里昂-克里伯頓斷裂帶（CCZ）的多金屬結(jié)核，但也包括海山頂部的富鈷鐵錳結(jié)殼以及大洋中脊熱液噴口周圍形成的硫化物。與此同時(shí)，美國在2025年通過一項(xiàng)行政命令，指示聯(lián)邦機(jī)構(gòu)加快深海采礦的審批流程，從而進(jìn)一步加劇了這場競爭。

“美國是想繞過國際海底管理局（ISA）”，美國坦普爾大學(xué)深海生物學(xué)家埃里克·科德斯說道。作為美國推進(jìn)深海采礦審批程序的一部分，他曾向美國海洋能源管理局提交意見。

為了輔助決策，美國海洋能源管理局提出了許多問題，“但我們無法回答這些問題，”德國亥姆霍茲海洋研究所地球化學(xué)家、“采礦影響”項(xiàng)目首席科學(xué)家馬蒂亞斯·?？藸枺∕atthias Haeckel）說道。采礦目標(biāo)區(qū)域棲息著一些特有物種，包括海綿、珊瑚、苔蘚蟲、海參、海星、海膽和魚類——其中約90%尚未被描述。在克拉里昂-克里伯頓斷裂帶（CCZ）的深海平原，許多已知物種僅存在于結(jié)核上，這些結(jié)核是由數(shù)百萬年來海水中沉淀的金屬聚集體。?？藸栒f，它們是“一種堅(jiān)硬的基質(zhì)……在其他環(huán)境條件下，這種基質(zhì)在柔軟的沉積物中并不存在”。

采礦的直接影響毋庸置疑。例如，去年12月發(fā)表在《自然生態(tài)與進(jìn)化》雜志上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在金屬公司于2022年在克拉里昂-克里伯頓斷裂帶（CCZ）進(jìn)行測試后，物種數(shù)量下降了32%。但深海種群通過幼蟲擴(kuò)散的聯(lián)系程度尚不明確——因此，遠(yuǎn)距離種群能否有效地重新定居于采礦區(qū)也難以確定。

計(jì)劃于2026年10月進(jìn)行的科考航次將重返帕塔尼亞二號試驗(yàn)場，以考察采礦區(qū)及其周邊是否已出現(xiàn)自然恢復(fù)跡象。此次航行還將檢查2021年沉入該區(qū)域海底的復(fù)制結(jié)核架。這些結(jié)核架是荷蘭皇家海洋研究所（NIOZ）深海生態(tài)學(xué)家薩賓·戈?duì)柤{（Sabine Gollner）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)為期30年的實(shí)驗(yàn)的一部分，旨在測試如果提供合適的棲息地，深海生物是否能更快地恢復(fù)。

即使在擾動(dòng)發(fā)生多年之后，答案可能仍然不明朗。海克爾指出，恢復(fù)可能需要數(shù)十年甚至數(shù)百年。在2015年“采礦影響”（MiningImpact）項(xiàng)目的第一階段，研究航次重訪了兩個(gè)早期的深海采礦試驗(yàn)點(diǎn)—— 1989年在秘魯海盆進(jìn)行的海底犁耕試驗(yàn)和1979年在克拉里昂-克里伯頓斷裂帶（CCZ）進(jìn)行的結(jié)核采集試驗(yàn)。在這兩個(gè)案例中，研究人員都發(fā)現(xiàn)，沉積物中的微生物在數(shù)十年后仍未恢復(fù)。“那里的生命活動(dòng)要緩慢得多，”海克爾指出。

計(jì)劃于2027年進(jìn)行的第二個(gè)科考航次將嘗試?yán)蒙詈Ｉ镞z傳學(xué)來評估它們的恢復(fù)潛力。在穿越克拉里昂-克里伯頓斷裂帶（CCZ）的大片區(qū)域并采集多種物種的樣本后，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃分析不同種群之間的遺傳差異，這將有助于他們了解物種在深海中的遷徙范圍以及種群間的聯(lián)系程度。

這些試驗(yàn)區(qū)填充了2021年放置在海底的人工結(jié)核，這是一項(xiàng)長期實(shí)驗(yàn)，旨在追蹤深海采礦后動(dòng)物重新定居該區(qū)域的速度。

“這些信息……對于了解是否有可能恢復(fù)至關(guān)重要，”戈?duì)柤{說。“第一步我們需要知道那里生活著什么生物，然后了解它們之間的聯(lián)系。簡而言之，就是這些生物幼體來自哪里?！?/p>

英國國家海洋學(xué)中心的深海生物學(xué)家丹尼爾·瓊斯表示，深海動(dòng)物數(shù)量稀少，使得這類問題難以解答?！澳悴杉臉颖?，往往只能找到一兩次?！?但研究團(tuán)隊(duì)希望通過密集采樣，收集到足夠多的個(gè)體，以便比較克拉里昂-克里伯頓斷裂帶不同區(qū)域的種群數(shù)量。

Mining Impact項(xiàng)目還將研究其他潛在的采礦地點(diǎn)。2027年，該項(xiàng)目將考察挪威水域的三個(gè)熱液噴口。國際海底管理局（ISA）的法規(guī)草案不允許在活躍的噴口進(jìn)行采礦，因?yàn)檫@些噴口孕育著獨(dú)特的、特殊的生物群落，其中包括鵝頸藤壺、毛茸茸的雪人蟹以及化能合成細(xì)菌墊等動(dòng)物。但已廢棄的噴口對采礦者來說仍然極具吸引力。此次由挪威海洋研究所（NIOZ）牽頭的航行將考察廢棄和已滅絕噴口的生物群落，以及采礦目標(biāo)噴口與活躍噴口之間通過幼蟲擴(kuò)散和洋流的聯(lián)系程度。

美國斯克里普斯海洋研究所的海洋生物學(xué)家麗莎·萊文曾為國際海底管理局（ISA）提供咨詢。她表示，確定深海采礦潛在的環(huán)境影響是一項(xiàng)重要的工作。但她認(rèn)為，決定采礦業(yè)未來走向的可能是經(jīng)濟(jì)因素，而非環(huán)境影響。她指出，大多數(shù)大型汽車制造商已經(jīng)在使用無需鈷或鎳的新型電池技術(shù)。

萊文說：“我認(rèn)為環(huán)境問題最終不會(huì)決定我們是否開采，而是取決于開采是否有利可圖?！?/p>

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