“乔迪斯·决心号”海洋钻探船或终结使命，何因？

在这世上，我最喜欢的地方并非固定不变。它是“乔迪斯·决心号”，一艘由国际资助的研究船，在服役期间持续移动，从南极深处到北极高处。

自 1985 年以来，在这个独一无二的远洋实验室进行的科学考察已经钻探了 230 英里（370 公里）的沉积物和岩芯——长圆柱形样本，为了解海底提供了独特视角。这些岩芯来自上千个不同的地点，使世界各地许多大学的科学家能够探索地球内部的变化。

它们还提供了一扇了解我们星球历史的窗口。海底保存着一个地质图书馆，记录了数百万年的气候变化和演化。

可悲的是，被称为 JR 的“乔迪斯·决心号”可能已完成最后一次航行。2024 年 8 月 2 日，它停靠在阿姆斯特丹，目前没有明确途径筹集每年 7200 万美元的运营所需资金。这笔资金的大部分来自美国国家科学基金会，该基金会在 2023 年宣布2024 年之后不再为 JR 提供资金，因为国际合作伙伴的捐款跟不上成本的上升。船员们已经开始从船上拆除科学设备。

国家科学基金会表示，它将支持利用现有的岩芯样本进行正在进行的研究，并与科学家合作规划科学海洋钻探的未来。但对我和许多其他科学家来说，与诸如日本 2011 年的东北-冲绳地震这类大地震造成的损失相比，其估计损失达 2200 亿美元，或者气候变化造成的数万亿美元损失，JR 的运营成本微不足道。海洋岩芯研究帮助科学家了解此类事件，以便社会能够为未来做好规划。

没有其他船只具备 JR 的能力。这艘船长 469 英尺（143 米）——比一个足球场长 50%。它有超过 5 英里（8 公里）的钻杆，将船与海底及其以下的地层连接起来，使其能够从海底将岩芯样本提升到船上。

JR 的动态定位系统使其能够一次在一个地点精确固定数天或数周。世界上仅有另外两艘船具备此能力：“地球号”，一艘由日本在日本海域运营的更大的船只，以及一艘新的中国钻探船，名为“梦想号”。

我在“乔迪斯·决心号”上度过了八次为期两个月的考察，主要是在靠近两极的高纬度地区探索过去的气候。每次航行都有大约 60 名科学家和技术人员以及 65 名船员。一旦船离港，每天 24 小时不间断作业。我们都轮班工作 12 小时。

这些航行可能会十分艰苦。不过，通常情况下，新的且常常出乎意料的发现所带来的兴奋，以及与同行参与者之间的情谊，会让时间飞逝。

早在 20 世纪 60 年代，地质学家就开始明白，地球的大陆和海洋并非是静止的。相反，它们是地壳和上地幔中移动板块的一部分。板块的运动，尤其是它们相互碰撞的地方，会引发地震和火山。

海洋沉积物岩芯能够深入地壳一英里甚至更深。它们提供了唯一的机会来研究构造板块相互作用的连续变化，研究气候和海洋演化，并探索陆地生命的极限。以下是这些过程的细节开始浮现的四个方面：

构造板块的形成

大洋地壳与大陆之下的地壳存在根本的差异。当我在 20 世纪 70 年代第一次了解到它时，其形成和结构的模型很简单：

– 熔岩从海底火山链（称为洋脊）下方的岩浆房中升起。

– 它倾泻到海底，形成一种深色、通常呈玻璃状的火山岩，称为玄武岩。

– 在更深层、缓慢冷却的岩浆室内，结晶矿物得以形成，从而造就了质地类似于花岗岩的岩石。

– 数百万年来，这片新的地壳从洋脊处移开，变得更冷更致密。

但由“JOIDES 决心号”所取回的岩芯，以及使用被称为潜水器的水下机器人的研究表明，这种观点是不准确的。例如，它们表明海水在地壳中循环，改变了其成分和海水本身的化学性质。

岩芯研究还表明，地球的地幔——被认为处于地表深处的基础——在巨大的、以前未知的断层带上移动，并向上延伸到海洋地壳的表面。地幔可能为生命的起源提供线索。

这些见解改变了科学家对我们星球结构的基本理解。

海洋地壳中的气候记录

我特别感兴趣的是在海洋地壳上堆积的沉积物。这些沉积物包含浮游生物的微小微化石，包括像硅藻和颗石藻这样生活在海洋表面或附近的生物。当它们进行光合作用时，它们从大气中吸收二氧化碳，并产生我们呼吸的所有氧气的一半。

浮游生物的种类会随着海水的温度和化学成分的变化而变化。当它们死亡并沉入海底时，就保存下了过去气候的极佳记录。科学家利用它们来了解地球过去的气候是如何变暖又变冷的。

另一个信息来源是从正在融化的冰山掉落的沉积物。冰川在陆地上流动时会卷起岩石。当它们到达大海时，部分会断裂成为冰山。当冰暴露在较温暖的海水中时会融化，岩石则沉到海底。这些沉积物中的岩石堆积物是过去冷暖气候之间过渡的记录。

板块的破坏和循环

太平洋的大部分地区以及大西洋的一些区域位于被称为汇聚边缘的地带，在那里，构造板块相互挤压。这个过程迫使一些洋壳和沉积物进入地球内部，在那里融化，最终循环形成新的地壳，通常表现为火山的形式。

沿着这些边缘的巨大断层会引发强烈的地震，例如 2011 年日本东海岸的东北-冲绳地震。岩芯在这些断层附近采集有助于科学家弄清楚造成这些事件的力量。它们还创造了开口，可插入仪器以监测未来的地震。

从汇聚边缘地区回收的岩芯也开始揭示火山是怎样形成的，以及它们如何通过产生二氧化碳排放来调节长期的气候变化。

陆地生命的极限

20 世纪 70 年代末，在太平洋洋壳形成的区域发现了奇特的新型海洋生命形式。在板块边界，冰冷的海水通过地壳裂缝向下渗透。在那里，它被炽热的岩浆重新加热，并通过科学家称为热液喷口的开口向上喷射。

热水中含有矿物质，当它们接触到冰冷的海水时冷却，并在喷口周围硬化成烟囱状结构。包括微生物、贻贝和管虫在内的数百种生命形式在这些结构上定居，在高压且温度高达 248 华氏度（120 摄氏度）的区域附近蓬勃生长。

JR 取芯随后揭示了其他在海洋底层深处处于极度缺氧和能量匮乏条件下生存的生命形式。科学家对这些生物的多样性以及它们在充满挑战的环境中生存所使用的代谢策略几乎一无所知。了解它们如何茁壮成长可以为前往其他行星的任务提供信息，例如土星的卫星土卫二和木星的卫星木卫二，这些卫星有可能支持生命的地下海洋。

美国国家科学基金会已经成立了一个委员会，来考虑新的钻探船应具备哪些能力，国会可能在 2025 年为更多的 JR 探险活动提供资金。鉴于科学家们对地球历史仍有很多不了解的地方，以及人类在适应气候变化方面面临的挑战，我和我的同事们希望“JOIDES 决议号”能够再次启航，并且最终会有一艘新船承担起它的使命。