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第10章 征服海洋的深渊(1)

“万丈深渊”是用来形容深之过极的一句俗语。世界上真有这等深的地方?从数学上讲,万丈就是3万米。当今世界,如此深之莫及的地方,显然没有。不过,要说“万米深渊”却有几处,世界上著名的六大海沟就可称为万米之渊,其中,位于太平洋中的马里亚纳海沟可为“万米深渊”之最。这是一条长2550千米,宽70千米,大部分地方在万米以上的海沟,它像一段弧形的弓,深嵌在马里亚纳群岛东侧的地壳之中。它的最大深度为11034米,被命名为“挑战者深坑”,以号召那些英勇无畏的探险家们向它挑战。

随着“挑战者深坑”的发现,世界上探测最深之渊的工作,也像极地探险那样,掀起一场“探深热”。其中最引人注目的是美国的“的里雅斯特”号深潜器的首次载入深潜活动。这是一次出生入死的冒险行动,尽管潜水者有着12厘米厚的硬壁潜水舱“保驾”,但要闯过万米以下、每平方厘米都要承受11000多个大气压的威胁,的确令人心惊胆颤。万一出一点纰漏,轻者潜艇损坏,重者连人带物都会压成“肉饼”。美国的两位科学家比卡特和华尔什于1960年1月23日,乘“的里雅斯特”号开始水下探险。通过小心翼翼的长时潜行,最后到达了世界的最深点——挑战者深坑的底部,然后又安全返回海面。这是世界海洋探险史上的重大事件,成为人类揭示深海秘密的开端。然而,你可知道,这一刻的到来,又是多少探险家的艰辛努力与牺牲换来的呢?

海底难测

在地理知识丰富、科技发达的今天,大海的边界和深度是不难回答的。可对我们的祖先来说,这却是个难题。唐朝诗人白居易以传奇式手笔描绘大好河山,面对神秘莫测的海洋,却只能迷茫地感叹:“海漫漫,直下无底旁无边!”其实,何止一个白居易,几千年来,多少人发出呼喊:茫茫沧海,界在哪里?底在何方?

为此,又流传着多少诱人的传说,“海底龙宫”几乎成了家喻户晓的神话故事。一些勇敢的智士,曾为此进行过千百次的探险,当他们失败时,往往又给海洋蒙上一层神秘的色彩。直到15世纪哥伦布发现了新大陆,地球上掀起一股海洋探险热,证实了地圆说,海洋是有界的。但对于它的内心世界,因隔着一层海水,还难以看透。

在轰动世界的地理大发现时期,许多海洋探险家企图弄清海洋究竟有多深,但由于技术条件的限制,收效甚微。他们使用的方法很简陋,人站在船头上,手拿很长的绳索,一端系有锤状的铁块或铅块,当重锤触及海底的一刹那,记下绳索的长度,即为海深。此法很不准确,有时绳索已被鲨鱼咬断,测量者还在下放。这种方法测得的最大海深要数英国“挑战者”号探险船1875年在马里亚纳群岛海域的记录,测到了8148米。

后来,发明了用声波来测量海深的仪器,称为回声探测仪。把这种仪器放在船上,向海洋深处发出一个声讯号,当声波穿过海水到达海底后,沿原路返回,测深仪接收声波。由于海洋深浅不一,声波来回的距离就不一样。如今,各种地图上标出的海洋深度,全是用回声探测法记录的。通过它,海底的高山峡谷、丘陵平原都跃然纸上,纠正了过去种种错误的遐想。

但这些对于追根求源的探索者来说,是不解渴的。生物学家想知道万米深渊有没有生物?地质学家想知道那里有没有矿物和石油?探索自然的奥秘愿望,使他们产生了共同的理想,亲自到深渊去看一看。多少年来,向深海进军的口号一直激励着探索者们前进,留下许多动人且惊险的故事。

难如登天

古代的潜水员——蛙人,大都是赤条条地以其非凡的水下活动能力,憋足一口气潜入海洋采集珍珠或海产,然后回到水面换气休息。由于生理条件的限制,他们至多能在20~30米的水深中作业。有人说,潜水员遇到的困难,要比宇航员碰到的问题严重,这话一点不假。因为,宇航员乘坐航天器,最不舒适的,莫过于脱离地球引力后的失重。而潜水员在海水世界里,将会遇到各种各样的复杂问题。人要直接进入海洋深处,必须闯过几道难关:第一是呼吸。

我们都知道,鱼在水中自由自在地生活,关键在于鱼是用腮呼吸水中的氧气,而人只能在陆地生活,用肺来呼吸空气。除非有特制的人工鳃,使人同鱼一样,用鳃呼吸水中的氧气,才能使人自由地进入海洋。一些科学家企图从这方面去努力,并用老鼠和狗进行实验,虽证明理论上是成立的,但效果不大。看来,要完全实现人工鳃呼吸,还要走很长一段路程。

另一种办法,是把供人呼吸的气体带到水下去。我们知道,空气是由氮和氧组成的,所以最早给潜水者配备的是氮氧混合气体。实践证明,氮氧混合气体对潜水者来说,也是不保险的。随着潜水深度的增加,潜水者肺中的氧气含量逐渐下降,相反,氮气增多。而氮气一旦进入人体组织和血液,会对潜水者产生麻醉作用,使潜水者像醉酒似的病态一样,失去知觉和控制能力,这种病态称为“氮麻醉”或深水麻醉。大量的潜水经验表明:潜水员呼吸空气,一旦潜水深度超50米,氮麻醉的中毒程度就加剧,转入危险状态或造成死亡。为保障裸潜安全,许多国家把“空气潜水”深度极限规定为50米。就算是竞技运动员,裸潜的世界记录也不过是101米,这是法国53岁的马约耳于1981年创造的。这种深潜方法的突出弱点是:水下停留时间短,人还活受罪,不幸碰上鲨鱼,连命都赔上。显然,凭这种办法到万米深渊是行不通的,就好比不能要求徒步去月宫旅行一样。

后来,科学家们找到了一种氦氧混合气体。使用这种气体,借助潜水装置,使人类的潜海深度突破了300米大关。到了1970年,法国人竟下潜到501米的海底,并逗留了4小时。看来,从解决潜水者的海下呼吸气体入手,比仿制人工鳃要现实一些。第二是压力。

我们生活在陆地上的人,通常只受一个大气压的压力,一旦进入水下,每超过10米,就增加一个大气压。若在300米深海处,将要承受30个大气压的重压。在这种特殊的重压环境里,人呼吸的氦、氮等气体已溶解在人体组织内部。假如潜水者从300米深海重压环境中,突然浮到海面,人身体所受的重压就会突然减弱。这种压力的迅速降低,使潜水者血液中和身体细胞内溶解的气体,马上施放出来,形成小气泡,这就是减压病。

患有这种病的特征是:气泡在皮肤内形成,就会产生奇痒的感觉;气泡停留在关节处,往往出现关节痛、头痛、呕吐等症状;气泡在神经组织内出现,就会使全身瘫痪,甚至死亡。而如果缓慢上升,逐步达到适应陆地上的环境,就不会得减压病了。

裸潜是行不通的,深海探险必须借助更可靠、更完善的装置来完成。探海的好奇心,促使了人们去探索发明各种利于深潜的装置,经历了一条由潜水钟到潜水服、深潜器问世的漫长过程。

公元332年,古希腊的发明家亚里士多德曾把一个水桶倒置,让潜水者把桶顶在头上,整个身体被罩在桶内,然后直立地潜入深海。这样,桶内的空气供潜水者呼吸,比憋一口气时间长得多。由于他描绘的潜水桶像寺院里钟的形状,故称为潜水钟而沿用至今。

不幸的是,这种潜水方式直到16世纪才被重视并加以发展。1531年,意大利的洛雷达教授设计了一个桶状的潜水钟。潜水成功后,激发了许多科学家的热情,有的给潜水钟扩大外罩,有的在罩的顶部开些小窗口供观察用。在众多改进中,最大的要数法国物理学家邓尼斯?蓓平。他想,以往钟内空气储量有限,潜水者呼出的二氧化碳排不出去,常使人窒息。若能不断给潜水钟供气,危险就解除了。于是,他发明了在钟的顶部安装一根长长的管子,一直连接到海面船只的风箱口的供气法。后来又有人发明了用抽气泵供气的潜水钟,这大大增加了潜水深度。

然而,很快潜水者感到在潜水钟内的活动是不自由的,若能随身携带供气装置,不受约束地在海底行动就好了。各种斯库巴的问世,使这种幻想成为现实。

请你不要误会,斯库巴不是一个人的名字,而是潜水者自带供气装置一词的英文字母缩写。

中国人将计就计,将其英文字母读音用汉语标出来,就读出了斯库巴。16世纪研制出的各式斯库巴潜水服,虽延长了潜水者在海底停留的时间,可它靠海面供气的通气管存在两个致命的弱点:一是通气管长度有限,限制了下潜深度;二是通气管易被障碍物划破,潜水者将发生生命危险。以后的许多发明家都试图甩掉“供气管的尾巴”。

直到1865年,法国研制出的“自容式”潜水服才完全解决了这一问题。这是设计一个耐压的金属筒,用泵将空气压入筒内达40个大气压,将圆筒空气存贮器与呼吸面罩间用根软管连接,中间有个空气量调节阀。在调节器的内侧,装有一片薄膜,承受外面海水的压力。这种潜水服可使潜水者在水下自由地活动,成为人类潜海史上一个不朽的事件。

然而,直到20世纪30年代之间,人类无论是乘坐潜水钟,还是穿潜水服,都因水下呼吸气体的氮中毒和深水压力两大障碍,限制了深潜的深度。各种潜水器的问世,对于想到海洋深处的人来说,真是一个福音。1929年,世界上第一个实用的“深潜器”——“进步世纪”号问世,这是一个壁厚32毫米、直径145厘米的钢球。第二年,几位科学家乘坐它潜入了435米的深海。1934年又潜到923米的深度。尽管这深度离人们要探索的海洋深渊还差很远,但它还是鼓舞人心的。1949年,新研制的潜水球能下潜到1375米的深处,至今仍是用钢索系着的深潜装置的最高记录。

可人们发现,这种深潜器仍然达不到目的,因为所有的这种深潜装置有着共同的弱点:就是依靠粗笨的钢索与水面船相联系,以致无法自由运动,不能克服深度增加而带来的钢索增长的困难,它的深潜距离难以超过2000米。就在深潜器发展进退维谷之际,著名的大气层探险家、瑞士的物理学家阿?比卡特,决心转向深海探奇,制造一种不带钢索且能独立行走的、适于海洋深渊的潜水器。

“探险者二号”

阿?比卡特在1884年生于瑞士的巴塞尔,毕业于苏黎世专科学校,20岁时成为布鲁塞尔大学教授。比卡特所处的时代是一个发明创造的时代,是科学上充满冒险和奇迹的时代,而他不愧是这个时代的闯将。他的格言是:“生活中应该有冒险!”他总是不知疲倦地工作,无所畏惧地向当代科学的顶峰冲去。

当时,他对欧洲盛行的大气层探险感兴趣,刚涉足这一领域,正值吊篮式升空气球遇到技术上的困扰,高空的严寒和空气的稀薄堵住了升空的道路。比卡特以其独特的才能创造了一种铝制的密封舱代替吊篮,克服了严寒和稀薄气体对乘员的威胁,推进了升空高度。1913年,他乘坐亲自设计的气球创造了垂直升空16千米的记录,在密闭舱内舒适又安全地度过了16个小时,进行了大量的科学考察。这一成功使他在这能人辈出的时代一举成名。

勇于探索的比卡特,自幼就有进军海洋的梦想,就在他进行大气层探险时,也未放弃叩开海底龙门的念头。1933年,在美国芝加哥的一次展览会上,他遇到了从事深海探险的毕比,毕比向他介绍了深海奇观及自己的深潜球所面临的困难。比卡特既为这位探险家的成就而高兴,又为眼前提高下潜深度的困难而担忧。从此,他决定尽早转向海洋深潜器的研究。

当时的深潜器面临两大难题:一是随深度增加,球壳增厚增重,因此深潜球自身不再有正浮力,必须用绳索吊着;二是深度增加,缆索变长变重,下潜深度受缆索强度的限制。发明家与探险家的双重性格,广博的知识和丰富的实践,使他在深海探索中重现了高空探险时创造的世界奇迹。

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