随“蛟龙”探深海

本书是中国首位兼具大洋深潜与南极科考经历的女科学家唐立梅写给青少年的一部海洋科普著作，入选全国妇联的“全国巾帼科普丛书”，获得地质学家杨树锋院士、海洋学家李家彪院士、生物学家焦念志院士、科幻作家刘慈欣的一致推荐。

本书基于“生命的意义在于探索”这一观点，深入探讨了探测深海、研发载人深潜器的意义，同时以海洋地质学家的专业视角为青少年科普了大量的海洋基本知识，呈现出一幅动人的深海画卷，引导青少年去思考人类与宇宙、人类与地球、人类与海洋的关系。此外，作者结合自己2013年随“蛟龙号”下潜到2774米的采薇海山进行科学考察的经历，以科学家的严谨、女性的细腻诗意描绘了在深海的所见、所闻、所思，再现了坚毅、拼搏、奋斗、奉献、创新等科学家精神，为青少年点燃梦想，播下科学的种子。

唐立梅，浙江大学地质学博士。“蛟龙”号首位大洋深潜的中国女科学家，兼具大洋深潜与南极科考经历的首位中国女科学家。主持国家自然科学基金等多项课题，在GCA等行业主流期刊发表学术论文40余篇，获国家科技进步特等奖提名。

先后获得的主要荣誉：2013年“海内外有影响力的《中国妇女》时代人物”，2014年联合国妇女署与网易女人频道共同主办的“年度女性榜样奖”，2019年“全国向上向善好青年”，2019年“全国三八红旗手”，2020年“典赞 科普中国十大科学传播人物”，2022年“全国最美科技工作者”，入选“新中国百位女性第一与中国梦”展览。

她是团中央青年讲师团成员，自然资源部首席科学传播专家，全国巾帼科普专家。在科研之余，她热心科普创作，并积极参与“科普中国-我是科学家”“开学第一课”等科普讲座，曾赴云南扶贫支教，为留守儿童及孤儿带去亲身经历的一线科考探秘见闻。

她也是一位把科学教育渗透到家庭教育细节中的妈妈，给孩子讲科学知识，培养孩子的科学思维，带孩子去户外进行科学实践，一起面向公众做科普宣传。

第一章

海洋科学家带你

认识海洋

1　海洋的形成 004

2　海与洋是有区别的 005

3　海洋有多大 007

4　与众不同的南大洋 012

5　蓝色国土 018

第二章

为什么要探测深海

1　生命的意义在于探索 024

2　人类对海洋的探索始于何时 027

3　世界各国的海洋探索史 029

4　我们为什么要去深海探测 031

5　搭乘什么样的设备去探索深海 035

6　为什么要研发载人深潜器 043

7　 “蛟龙”号的故事 047

8　“奋斗者”号的故事 052

第三章

乘“蛟龙”号去探测深海

1　怎样才能搭乘“蛟龙”号 058

2　下潜前的准备工作 062

3　起航和航渡期间 067

4　靠港波纳佩 074

5　深潜的奇幻旅程 078

6　航次结束的时候 095

7　“蛟龙”号的使命 096

第四章

海洋与地球演化的秘密

1　地球会一直是人类宜居的地方吗 100

2　海洋是生命起源的地方吗 108

3　大洋的一生 113

4　海底也有山脉吗 118

5　沧海变桑田 122

6　洋中脊之外的海底地形地貌 126

第五章　海洋的探索者和保护者

1　在海底山脉探寻矿藏 134

2　在深海盆地探寻矿藏 142

3　在滨海探寻矿藏 148

4　海洋保护 157

5　向海洋强国迈进 161

第六章

如何成为一名海洋科学家

1　海洋科学家的日常 166

2　如何参与海洋科考事业 176

3　给未来科学家的几点建议 179

4　我是如何成为科学家的 182

附录　我国涉及海洋相关专业的高校和科研机构 188

参考文献 197

第一章

海洋科学家带你认识海洋

我们的生命从海底走来，

走过了数亿年的时光。

众所周知，在我们所生活的这个蓝色星球上，陆地仅占地球表面积的29.2%，而海洋占了70.8%。浩瀚无比的海洋，给了古往今来的诗人无数灵感，给了哲学家思想上的启迪，给了科学家无穷的研究课题。海洋也一直被奉为生命的起始和源头。

如果要探索万物起源，那么被人类视为生命起源的海洋是不是也有自己的起始和源头呢？它的起始和源头又在哪里呢？世界各个民族尤其是那些海洋国家的民族极尽想象，构建恢宏的海洋神话世界，并以此来解释海洋的起源，但今天，我们已经可以用科学来解释海洋的形成以及海水的来源。

1　海洋的形成

现在的研究证明，大约在50亿年前，从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块，有些团块彼此结合，由小变大，形成原始的地球。星云团块在碰撞过程中，在重力作用下完成了轻、重物质分化。

地壳经过冷却定形之后，天空中水汽与大气共存于一体，形成雷电狂风、暴雨浊流，汇集成巨大的水体，这就是原始的海洋。

在原始的海洋中，经过水量和盐分的逐渐增加，以及地质历史上的沧桑巨变，原始海洋便逐渐演变成今天的海洋。

2　海与洋是有区别的

人们通常将海和洋统称“海洋”，但事实上，海和洋并不完全相同，二者是有区别的。如果留心世界地图，你就会发现有“海”有“洋”，以“海”命名的有黄海、东海、地中海、爱琴海、波罗的海、白令海等，以“洋”命名的有太平洋、大西洋、北冰洋等。从地图上看，也许你会猜测它们的区别是大小之分，因为海看起来比洋要小。这有几分道理，不过并不准确。

洋，是海洋的中心部分，是海洋的主体。大洋的水是蔚蓝色的，透明度很大，水中的杂质很少。世界共有5个大洋，即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋和南大洋。

海，在洋的边缘，是大洋的附属部分。海的面积约占海洋的11%。海的水深比较浅，深度从几米到两三千米不等。我国的东海、南海就是太平洋的边缘海。

内陆海则是位于大陆内部的海，如欧洲的波罗的海等。

还有一种是几个大陆之间的海叫陆间海，水深一般比内陆海深些，如地中海。

世界主要的海将近50个。分布在太平洋的海最多，分布在大西洋的次之，分布在印度洋和北冰洋的数量差不多。

说到这儿，你已经明白“海”和“洋”的区别，也理解“边缘海”“内陆海”的概念了。但由于一般人并不会严苛地区分这些概念，所以，其实我们不知道安徒生笔下的小人鱼公主到底住在海底还是洋底，也不知道俄国诗人普希金脍炙人口的诗歌《致大海》中的大海到底是指“海”还是“洋”。

3　海洋有多大

法国文豪雨果曾经说过：“大地是宽阔的，比大地更宽阔的是大海，比大海更宽阔的是天空，比天空更宽阔的是人的心灵。”

这句话说得很有哲理，对不对？现在，请让我们用数据来证明这句名言的前两句是正确的：海洋面积约3.62亿平方千米，比全球陆地面积（约1.5亿平方千米）的2倍还要大，相当于2个月亮和2个火星的表面积加起来那么大，可以说我们是生活在一个“水球”上面。茫茫大海，这抹亮丽的蔚蓝色也是我们的星球区别于其他星球的最显著标志。

海洋中含有13.5亿立方千米的水，约占地球总水量的97%。

太平洋

太平洋是世界上最大的海洋。如果算上属于海的部分，面积是18134.4万平方千米，如果不算海只算洋的话，面积是16624.1万平方千米，约占地球总面积的1/3。它有多长呢？从南大洋北边界延伸到白令海峡，跨越纬度135°，南北最长约15900千米，东西最宽约19000千米。它有多深呢？已知的最大深度是11034米，在马里亚纳海沟底部。它的界线是哪些呢？北部以白令海峡为界（宽度仅102千米），东南部经南美洲的火地岛和南极洲葛兰姆地之间的德雷克海峡与大西洋沟通，西南部与印度洋的分界线为苏门答腊岛—爪哇岛—帝汶岛—澳大利亚的伦敦德里角—巴斯海峡—塔斯马尼亚岛—南极大陆。

大西洋

大西洋是世界第二大洋，在南大洋确立前，它的面积为9165.5万平方千米，之后面积调整为7676.2万平方千米，平均深度3627米，最深处波多黎各海沟达9219米。从赤道南北分为北大西洋和南大西洋。北面连接北冰洋，南面则与南大洋接连。

印度洋

印度洋是世界上第三大洋，位于亚洲、大洋洲、非洲和南极洲之间，包括属海的面积为7411.8万平方千米，不包括属海的面积为7342.7万平方千米，约占世界海洋总面积的20%。印度洋的平均深度仅次于太平洋，位居第二，包括属海的平均深度为3839.9米，不包括属海的平均深度为3872.4米。它的北边是印度、巴基斯坦和伊朗，西边是阿拉伯半岛和非洲，东边是澳大利亚、印度尼西亚和马来半岛，南边是南极洲。

印度洋西南和大西洋分界线是通过南非厄加勒斯特的经线，东南和太平洋的连接处是通过塔斯马尼亚岛东南角到南极大陆的经线。北面的陆地是印度洋的界线，南面是以南纬60°为界，与南大洋相连。

北冰洋

北冰洋是世界上最小、最浅和最冷的大洋，孤零零地待在地球的最北边。它的中间是北极圈，欧洲大陆和北美大陆环抱着它。它想和太平洋“打招呼”，还得通过一个狭窄的海峡，这个海峡就是白令海峡。虽然和太平洋相通，但是北冰洋非常小，不到太平洋的十分之一，面积只有1450万平方千米。它虽然小，但很深，平均深度有1097米，最深的地方有5527米。在古希腊，有人把它叫作“正对大熊星座的海洋”，看来它和大熊星座互相遥望，深情对视。它还曾经有个名字叫作大北洋，这是1650年德国地理学家B.瓦伦纽斯给它取的名字，也是这位地理学家把它独立划分出来的。最后，1845年，英国伦敦地理学会给了它正式的命名，经过翻译，就是北冰洋。

南大洋

说完最北边的北冰洋，我们再来看看最南边的南大洋，它俩一个在最北边，一个在最南边。南大洋也叫南极海、南冰洋，是世界第五个被确定的大洋，也是世界上唯一一个完全环绕地球、互相连通，没有被大陆分割的大洋。南大洋环绕着南极洲，是太平洋、大西洋和印度洋最南部的海域，以前人们认为太平洋、大西洋和印度洋一直延伸到南极洲，南大洋的那片水域一直被认为是南极海。但后来，海洋学上发现南大洋有重要的不同洋流，于是美国国家地理学会就在2021年把它确定为独立的大洋，从此世界上有了五个大洋，而它的面积在五大洋中排名第四。

南大洋的面积是多少呢？这个面积只能说大约是7700万平方千米。为什么说“大约”呢？这是因为很多文献把副热带辐合线当作它的北界，但这条界线是水文界线，平均地理位置是随着季节不同而变化的，所以南大洋的面积并不是固定的，而是变化的。

4　与众不同的南大洋

2021年6月8日，也就是“世界海洋日”这一天，美国国家地理学会宣布新的地图政策，将南极洲周围海域称为南大洋，与此前公认的“四大洋”并称为“五大洋”。

看到这里，你也许会疑惑，大洋的存在不是确定的吗？为什么还会增减呢？

南大洋的确立

南大洋虽小，但对地球有着非常重要的作用。南大洋是世界上最大的洋流——南极绕极流的发源地。南极绕极流总长20921千米，每秒水流量可达1.3亿立方米，相当于世界上所有河流流量之和的100倍。

这个划分与许多地理学家和海洋学家的观点相一致，但并不意味着它是唯一的标准。有些地质学家依据大洋应有其对应的洋中脊而不同意以上的称谓。不同的国家、学者和组织可能会有不同的划分与定义，南大洋的确切界线可能会因此而有所不同。

南大洋的确立不仅意味着地球多了一个大洋，也意味着人类对地球的认知和科学研究迈出了重要的一步，这对我们理解地球系统、气候变化、生物多样性以及地球上其他重要环境问题具有重要意义。

中国科考队员对南大洋的科考

随着科技的进步和航海技术的发展，许多国家和科考机构派遣科考队员对南大洋和南极进行海洋学、地质学、生物学、气象学等多学科的研究，利用先进的技术设备收集数据和样本，深入了解南大洋和南极。

中国南极科学考察逐渐与国际接轨。1984年，中国派出591人组成南极考察队，乘坐向阳红10号和J121号两艘科学考察船赴南极地区进行科学考察。当年的12月27日，南极考察总指挥陈德鸿、南极洲考察队队长郭琨、副队长董兆乾和有关人员登上南极洲的乔治岛，这是中国第一次真正对南极展开探索。

同时，这次南极考察也建立了中国第一个长期科学考察站——长城站，此后陆续建立了中山站、昆仑站、泰山站，近年计划的东南极罗斯海新站也已基本建成，未来将持续完善。中国南极科考每年进行规律的年度综合调查，考察内容包括海洋生物学、地质学、地球物理学、海洋化学等多个学科领域。研究人员通过利用研究船舶、浮标、遥感技术等手段，进行了大规模采样、观测和数据收集工作。

在南大洋的科考中，中国科考队员发现了大量新的海洋物种，探明了南大洋的地理地貌和地质构造，收集了大量的海洋水文、气象和地球物理数据，对南大洋生态系统的结构和功能进行了深入研究。

南大洋的生态系统

南大洋虽然与其他四个大洋相互连通，但它属于极端环境下的海洋生态系统，水温低、盐度高、光照弱是其主要特点。

此外，南大洋具有独特的洋流，被称为南极绕极流或西风漂流。科学家估计南极绕极流形成于3400万年前，当时南极板块刚从南美洲板块分离出来。由于四周没有陆地阻拦，这使得南极绕极流畅通无阻。

南极绕极流的内部海水比其北部的海水更冷，含盐量更低，循环速度更快。因此，南极绕极流被认为全球洋流的“热量传输带”，对于全球的气候调整有着至关重要的影响。

高纬度带来的光照少和低温创造了地球上独一无二的极地生态环境。南大洋的水域，存在丰富的浮游植物和浮游动物，它们构成了南大洋食物链的基础。这些浮游生物不仅为南大洋其他生物提供养分和能量，还通过光合作用吸收二氧化碳，对地球的碳循环具有重要意义。

南大洋是许多海鸟和海洋哺乳动物的栖息地，如企鹅、海豹、鲸鱼等。这些动物依赖海洋中的食物链来获取养分和能量，构成了南大洋特有的生态系统。南大洋还是重要的渔场，许多鱼类在这里繁殖和生长。

图7　在南大洋的水面上飞跃的企鹅

地球升温，南大洋面临的危机

因为南大洋及以南的南极大陆存在大量的冰山和冰盖，所以地球升温会对南大洋的生态系统产生巨大的影响，可能会引发一系列危机。

随着全球气温上升，南极大陆的冰盖融化加剧，崩离的冰川可能阻断洋流，造成严重的自然灾害，同时冰川融化导致海平面上升，淹没海拔低的陆地区域，严重威胁沿岸地区的生态系统和人类社会安全。

温度升高还会影响南大洋的海洋生物。许多南极的生物物种对低温环境有适应性，它们可能面临栖息地的改变和适应能力的挑战。这可能会导致海洋中的浮游植物和动物数量减少，破坏南大洋食物链的平衡，对整个生态系统造成不可逆转的影响。

此外，气候变化还可能引发更频繁、更强烈的风暴和海洋涡旋，对南大洋的海洋生态系统造成破坏。这些极端天气事件可能会破坏海洋生物的栖息地，影响它们的繁殖和迁徙，对整个生态系统的稳定性造成影响。

5　蓝色国土

维护国家领土完整，寸土不让，寸土必争，是每个公民的共识和责任。这里要注意的是，国家的领土并不仅指国家主权管辖下的陆地，也包括水域及其底土和上空，由领陆、领水、领空和底土四部分组成。可以说，一个国家的领土实际上不是平面的，而是三维空间的，上至高空，下达地底。

通常来说，我们将“海洋国土”称为“蓝色国土”。这是对一个沿海国家的内水、领海和管辖海域形象的统称。管辖海域包括领海以外的毗连区、专属经济区、大陆架、历史性海域或传统海疆等。

在中国古代，“金戈铁马”曾是强大帝国的象征。1840年后，中国沿海国门数次被帝国主义的坚船利炮攻开，中国开始在“塞防”与“海防”之争的杂音中关注海洋，蓝色国土概念便慢慢地根深蒂固。

今天的每一个中国人都应该知道，中国除了拥有960多万平方千米陆地面积之外，还拥有300万平方千米的蓝色国土。

问问科学家

问：什么是专属经济区、领海与公海？

答：专属经济区又称经济海域，是指国际公法中为解决国家或地区之间因领海争端而提出的一个区域概念，即领海以外并邻接领海的一个区域。专属经济区从测算领海宽度的基线量起，不应超过200海里(370.4千米)。

领海是指沿海国家主权管辖下与其海岸或内水相邻的一定宽度的海域，是国家领土的组成部分。

在国际法中，公海是指不包括国家领海或内水的全部海域。1982年的《联合国海洋法公约》规定，公海是不包括在国家的专属经济区、领海、内水或群岛国的群岛水域以内的全部海域。公海供所有国家平等地共同使用。它不是任何国家领土的组成部分，因而不处于任何国家的主权之下；任何国家不得将公海的任何部分据为己有，不得对公海本身行使管辖权。

中国的海域包括哪些

中国位于亚洲大陆的东部，面向太平洋（即“四海一洋”中的“一洋”）。毗邻中国大陆边缘的渤海、黄海、东海、南海互相连成一片，自北向南呈弧状分布，是北太平洋西部的边缘海，因紧邻中国大陆，又有“中国近海”之称，是中国的四大海域。