極地探索寫下歷史新頁
中國「奮鬥者」號載人潛水器上的科學家，完成了許多人認為不可能的任務：在厚實的北極海冰下潛入超過5公里，探索加克海嶺一處先前未曾涉足的區域。這條海底火山山脈綿延於格陵蘭與西伯利亞之間，是全球洋中脊系統的一部分；在這裡，板塊緩慢分離，新的海洋地殼也隨之形成。此次考察最深抵達5,277公尺，是人類首次直接觀測這處偏遠且具有重要地質意義的區域。
這項任務由「探索三號」研究船執行，在約三個月的航程中完成43次下潛，拓展了極地探索的界線。加克海嶺長期以來令科學家著迷，原因在於它的擴張速度極慢，形成獨特的地質與生物條件，可能改變我們對生命如何在極端環境中存續的理解。中國科學院深海科學與工程研究所海洋地球物理學家、此次考察首席科學家黃曉霞表示，海嶺東段是北極地質研究拼圖中最後缺少的一塊。
「能有這樣的機會親自研究深海，真的是一種榮幸。」黃曉霞談到這項前所未有的任務時說。
過去的考察曾利用聲納與無人載具調查海嶺部分區域，但從未有載人潛水器抵達加克海嶺東段。2003年一篇刊於《自然》（Nature）的研究，曾揭露海嶺西側存在熱液噴口；東段則一直未經探索，直到現在。這次任務成功開啟了一扇難得的窗口，讓人得以一窺地球上最後幾處未受擾動的海床之一，可能發現特殊的深海生物，並進一步了解快速暖化的北極正如何改變。
克服北極海冰的挑戰
在北極海冰下操作載人潛水器，面臨非比尋常的挑戰，需要創新解決方案。考察團隊研發出開創性的「船舶與潛水器協同作業」方法，使他們能在海面覆蓋率超過80%的海冰區域進行作業。在這種環境下，潛水器無法隨意上浮；若直接在厚冰下浮出水面，艙內人員可能受困，無法脫困或獲得緊急支援。
每次下潛前，破冰研究船「探索三號」都必須在海冰中開出臨時通道，實際上是在冰封海面鑿出一處水池，讓潛水器得以安全進出。這項作業需要精確協調並掌握時機，因為海冰會隨洋流與風勢不斷移動。團隊在北冰洋作業56天，航行近2,000海里，穿越覆冰海域抵達目標區。
從深海返回的過程尤其艱難。完成海床作業後，「奮鬥者」號會停留在水面下，利用聲納與攝影機搜尋開闊水域或較薄的冰層，尋找可安全上浮的位置。有時潛水器必須等待支援船清出航道。破冰船與潛水器之間這種精密配合，是極地探索的一項重大技術成就。
未參與這項任務的伍茲霍爾海洋研究所海洋地球化學家克里斯多福．傑曼（Christopher German），強調抵達如此偏遠地點的重要性。
「要抵達那裡非常困難，所以無論是誰做了什麼，幾乎都一定會令人振奮，而且有所不同、帶來新發現。」傑曼說。
適用於極端環境的先進科技
「奮鬥者」號的名稱意為「奮進者」，是一項專為極端深海探索打造的卓越工程成果。這艘中國製潛水器可下潛至至少7,000公尺深，過去也曾在馬里亞納海溝的挑戰者深淵下潛至10,909公尺；那是目前已知地球海洋最深處。為了這次北極任務，潛水器經過改裝，以便在接近冰點的低溫，以及海冰不斷移動的威脅下作業。
研究船「探索三號」則是另一項科技里程碑。中國稱其為全球第一艘專為全球深海探索設計、兼具破冰能力的綜合性科學研究船。破冰船與深海支援船合而為一，使船隻能在極地全年作業；過去這些地區只有在海冰覆蓋最少的短暫夏季才可進入。
德國阿爾弗雷德．韋格納研究所海洋地球科學家埃爾馬．阿爾伯斯（Elmar Albers）指出，此次考察的技術成就不僅限於交通運輸。
「這次中國任務有望為地球上最極端的水下棲地帶來重要的新發現。」阿爾伯斯說。
此次考察也進行了中國首次兩艘載人潛水器聯合水下作業。「奮鬥者」號與「蛟龍」號共同作業，兩艘載具協調定位、交換標記物並進行水下攝影。雙潛水器作業能進行更全面的調查，也提供安全上的備援。「蛟龍」號並在任務期間完成中國首次北極冰下載人下潛，展現中國在極地深海作業方面日益提升的能力。
加克海嶺的地質意義
加克海嶺對地質學家格外重要，因為它是超慢速擴張洋中脊最極端的例子之一。多數洋中脊每年擴張數公分，加克海嶺的擴張速度卻慢到新地殼形成的速度還不及人類指甲生長。如此緩慢的擴張速度形成獨特的地質構造，也可能影響海嶺沿線熱液系統的類型。
加克海嶺是全球洋中脊系統的一部分，在板塊構造運動，以及地球內部與表層之間的元素循環中扮演關鍵角色。它形成於北美板塊與歐亞板塊彼此拉開之處，岩漿因此上湧，形成新的洋殼。了解這個過程，有助科學家建立模型，研究從火山活動到海盆隨地質時間演變等各種現象。
考察團隊鎖定海底山、懸崖面，以及海底丘陵與峽谷等地質上值得研究的區域。他們使用攝影機與聲納，以清晰影像取代早期地圖上模糊的輪廓。這些高解析度影像將協助研究人員了解這套特殊海嶺系統的結構與形成過程。
主要科學目標之一，是確認加克海嶺東段是否存在熱液噴口。海水在新形成的火山岩中循環，受到下方岩漿加熱後，再挾帶溶解礦物噴回海中，便會形成這些海底溫泉。2003年在加克海嶺西段發現的噴口，孕育著特殊生物群落；這些生物不靠陽光，而是利用化學能量，在完全黑暗中繁衍。
搜尋極端環境中的生命
搜尋加克海嶺東段熱液噴口的工作，不只是出於單純的科學好奇。這些噴口系統孕育著獨特生態系，可能為其他星球上的生命存在與否提供線索。熱液噴口周遭的生物透過涉及硫化氫等礦物的化學反應獲取能量，完全不依賴陽光。這種代謝方式，與科學家推測木衛二「歐羅巴」和土衛二「恩克拉多斯」等冰封衛星外殼下方可能存在的生命相似。
近百天的海上航程中，考察團隊沿著海嶺採集沉積物岩心、岩石、海水樣本與生物標本。這些樣本目前等待送進實驗室詳細分析，科學家將搜尋熱液活動的化學特徵，以及適應極端環境的特殊生物證據。黃曉霞與團隊對是否發現活躍的熱液系統守口如瓶，並表示要得到確切答案，還需要數月仔細的實驗室研究。
任務中採集的生物樣本，可能揭露新物種，或深海、低溫、黑暗環境中的特殊適應方式。團隊觀察到多種魚類與深海生物，生活在黃曉霞所描述的黑暗、寒冷、高壓與岩石環境中。這些生物演化出非凡的生存策略，在地球上最不適宜居住的環境之一存續；了解牠們，可能有助推動從醫學到生物科技等領域的發展。
研究極端環境中的生命，也就是天體生物學，將深海探索與尋找外星生命直接連結起來。如果生物能在北冰洋的熱液噴口周遭繁衍，類似生命形式也可能存在於太陽系各處冰封衛星的地下海洋中。加克海嶺的樣本或可協助研究人員進一步完善模型，描繪這類外星生態系可能的樣貌。
北極深海與氣候的連結
這項任務在海面下數千公尺、遠離人類文明之處進行，但其發現與氣候變遷及其對人類社會的影響息息相關。北極暖化速度是全球平均的兩到三倍，對全球天氣型態、海平面與生態系造成深遠影響。北極海床發生的變化，會進入同一套氣候系統，進而影響溫帶地區經歷的嚴寒寒流或異常暖冬。
加克海嶺等洋中脊，在深海熱量與化學物質的輸送上扮演重要角色。海水在海嶺附近的洋殼中循環時，會與周遭環境交換熱量和礦物質。這個過程會影響海洋化學性質與環流型態，進而左右全球氣候。加克海嶺的詳細資料，可協助科學家改進氣候模型，為沿海社區的長期規劃、基礎建設發展與災害防備提供依據。
北極也是全球氣候變遷的前哨。北極海洋溫度、化學性質與生態系的變化，往往預示其他地區未來也會受到影響的更廣泛變遷。現在建立北極深海環境的基準資料，可為科學家提供參照，衡量未來的變化。這些資訊對於了解整個地球系統如何因應持續暖化至關重要。
考察團隊蒐集了大量觀測資料，將支援快速北極氣候變遷相關研究，包括整個水柱的水溫、鹽度、化學組成與生物群落資訊。這些資料有助科學家了解北冰洋如何變化，以及這些變化可能如何擴散至全球氣候系統。
中國日益擴大的極地雄心
這項任務不只是科學成就，也凸顯中國在極地研究方面快速擴大的能力，以及在北極地區日益增長的存在。中國自稱「近北極國家」，過去十年來持續增加極地活動，派遣破冰船、研究船與無人潛水器前往當地。北京將北極行動定位為「和平科學發展」策略的一環，聚焦氣候研究、海洋生物多樣性調查與海底資源測繪。
此次考察展現的技術能力，包括在厚冰下進行深海下潛作業，以及運用先進破冰支援船，具有戰略意義。隨著氣候變遷使海冰覆蓋減少，北極日益容易進入，新的航運路線因此開通，潛在資源也逐漸顯露。中國在當地日益精進的技術能力，使其得以參與未來開發機會與新興北極航線。
今年夏天，中國派出包括一艘破冰船在內的五艘研究船前往北極。如此大規模的存在，凸顯中國對極地研究的承諾，以及其希望在北極事務中成為主要參與者的意圖。在覆冰海域成功完成43次載人下潛，使中國成為目前唯一能在海冰密布的北冰洋持續進行載人深海下潛作業的國家。
根據中國自然資源部說法，此次考察驗證了「奮鬥者」號與「探索三號」在極地冰區的作業能力。任務為極端極地環境建立了作業規範，也開創了流動式冰下潛水模式，可能拓展未來的探索機會。中國在此領域的領先地位，可能影響有關北極治理、研究合作與環境保護的國際討論。
漫長的科學探索之路
考察任務雖已結束，科學研究才剛開始。任務中採集的原始樣本與影片，可能需要數年詳細分析，才能看清其全部意義。研究人員將檢視岩石的礦物組成與年代，分析沉積物岩心中的化學與生物標記，並研究生物標本與其他已知物種之間的關係。
科學家將特別留意加克海嶺東段是否有熱液活動的證據。特定礦物、異常水體化學性質或特定生物群落的存在，都可能表示當地有活躍的熱液噴口。若能發現噴口，不僅能補足對加克海嶺的認識，也能為生命如何在深海環境中擴散與演化帶來新見解。
任務蒐集的地質資料，將協助研究人員了解超慢速擴張海嶺與擴張速度較快的海嶺有何不同。這些資訊可能改進板塊構造模型，並加深我們對地殼形成與演變的理解。海底地形的詳細測繪，也將為當地未來研究奠定基礎。
科學家分析這項歷史性任務的資料與樣本時，勢必會浮現新的問題。每項發現往往都會揭開新的謎團，推動進一步探索與研究。曾經深藏冰下、未為科學界所知的加克海嶺東段，如今已納入科學地圖之中。它的秘密或將逐步改變我們對地球深海，以及上方不斷變化的北極的理解。
重點整理
- 中國「奮鬥者」號載人潛水器在為期98天的北極考察中完成43次下潛，最深抵達5,277公尺。
- 任務首次以載人潛水器探索格陵蘭與西伯利亞之間的海底火山鏈加克海嶺東段。
- 考察首創「船舶與潛水器協同作業」方法，讓團隊得以在海冰覆蓋率達80%的海域作業。
- 中國成為首個在海冰密布的北冰洋持續進行載人深海下潛的國家。
- 團隊從先前未經探索的海底深處採集沉積物岩心、岩石、海水與生物樣本。
- 任務首度由中國「奮鬥者」號與「蛟龍」號兩艘載人潛水器聯合進行水下作業。
- 研究或可發現熱液噴口與特殊生態系，為天體生物學及氣候科學提供參考。
- 此次考察展現中國日益增長的極地研究技術能力與存在。
- 樣本與資料需要數年分析，才能充分了解其科學意義。
