巨型机器人能否成功开采一英里深的海底？

2001年9月11日之后，大卫·海登（David Heydon）是一个需要梦想的梦想家，一个寻找事业的企业家。他出生于澳大利亚布里斯班，在互联网泡沫时期移居纽约，曾试图向航空公司推销一种新型客户关系软件——这个想法在9/11后的旅游业低迷中未能存活。海登悄然回到布里斯班。在那里，他与大学时代在新南威尔士大学的老朋友朱利安·马尔尼克（Julian Malnic）重新取得联系，并意外地发现自己走上了一条全新的道路。

马尔尼克是一名采矿记者，他已经跨界到了另一边：他拥有巴布亚新几内亚海岸附近一片火山海底的采矿权。马尔尼克说，那些海底火山中蕴藏着黄金和铜——但这需要大量资金才能将其开采到地表。海登曾与马尔尼克一起学习地质学。他知道，如果巴布亚新几内亚附近有丰富的矿藏，那么环太平洋火山带（包括从新西兰到日本的一系列水下火山）沿线还有更多矿藏。45岁的海登已经20多年没有为别人工作过，也不想现在重新开始。他正在寻找他的下一个大项目。“没有比这更大的了，”他想。

海登加入了马尔尼克的初创公司鹦鹉螺矿业（Nautilus Minerals），很快就取代马尔尼克成为首席执行官，并且至少在最初的四年里，也是公司唯一的员工。他在试图筹集资金时，这种孤独并没有帮助他。地表采矿已经够困难了；从海底提取矿物被认为如此困难，以至于许多潜在投资者不愿承担财务风险。“当然，如果它真的要发生，”海登回忆起他的潜在投资者们曾说，“那也会由一家大型矿业公司来完成，而不是某个坐在布里斯班书房里的家伙。”他用信用卡周游世界，直到信用卡额度不再够用。“所以我卖掉了我的后院，”他说，“我妻子有一个网球场和一个游泳池。这为我们提供了继续前进的资金。”

甚至几乎成功了。到2006年末，海登已将鹦鹉螺矿业从澳大利亚带到加拿大，从一个空壳公司发展成为一个可靠的运营实体，获得了Teck Cominco和Anglo-American等主要矿业公司的支持。鹦鹉螺矿业有一艘正在建造的船只，一份巨型海底采矿机器人的合同，以及2.66亿美元的银行存款。它甚至准备了一份环境影响声明，以说服环保主义者和当地的巴布亚新几内亚人，公司的采矿计划不会对海洋造成过度损害。海登的团队（当时他有60名员工）有充分的理由相信他们将在2010年开始开采富铜矿石。

随后，全球金融危机爆发。突然之间，鹦鹉螺矿业能否成为第一家开发深海奇妙矿产资源的公司，还是仅仅是经济现实的礁石上又一个破碎梦想，变得不再明朗。

开采海洋是一个诱人的想法，似乎从未消亡。20世纪20年代，诺贝尔奖获得者化学家弗里茨·哈伯梦想着用从海水中筛选出的黄金来支付德国的第一次世界大战赔款。他资金拮据的国家甚至为此进行了系列海洋考察。结果并未成功。尽管世界海洋中蕴藏着数百万吨黄金，但其浓度极低：每亿吨海水中，大约只能找到一克黄金。

从20世纪60年代到80年代，一批新的企业家开始热衷于开采锰结核，这种黑色的岩石块——有些像棒球那么大——其中金属的浓度比海水中更高。大片的海底泥浆中散布着这些东西，它们与马粪惊人地相似。1965年出版的一本有影响力的教科书估计，仅太平洋地区就有万亿吨锰结核，1977年的一份出版物计算出，北太平洋含有数十亿吨锰和数亿吨镍和铜。

数亿美元的投资之后，金属价格暴跌、能源成本增加以及所有权争议使得这场热潮在任何矿石被运到地表之前就平息了。最大的海底采矿研究项目最终被证明是中央情报局的幌子，这也没有帮助；那些特工们当时正在从海底打捞一艘沉没的俄罗斯潜艇，而不是锰结核。

然而，就在结核梦逐渐破灭的同时，一个新的梦想正在取代它——这个梦想在二十年后将抓住海登。陆地上，一些最大、最集中的金属矿石出现在被称为火山成因块状硫化物（volcanogenic massive sulfides）的矿床中。几十年来，地质学家们注意到这些矿石中嵌入了可疑的海洋生物化石。在20世纪70年代末，他们终于明白了原因。1979年，在下加利福尼亚州海岸进行探索时，研究人员乘坐潜水器“阿尔文”看到了富含金属的黑色“烟雾”从海底的一个火山热泉中喷涌而出。这种烟雾——实际上是浑浊的水柱——温度极高，甚至熔化了他们的温度计尖端；它达到了350摄氏度（约650°F）。当热泉的羽流遇到周围接近冰点的海水时，其中一部分瞬间凝固，形成了高大的、类似钟乳石的烟囱。其余部分从烟囱顶部喷出，散落在周围的海底。结果发现，这种烟雾含有浓缩的金属硫化物，是过热的盐水从海底火山岩中提取出来的。

自那时以来，海洋学家们已经发现了数百个这样的黑烟囱（技术上称为热液喷口），并对它们的工作原理有了深入了解。随着时间的推移，烟囱此消彼长，其上形成的烟囱会生长和倒塌，最终在海底形成一个巨大的土堆。数百万年来，构造板块的运动和碰撞将其中一些海底硫化物堆积到陆地上，在那里它们被发现和开采。加拿大安大略省的巨型基德溪矿就是一个例子；那里的矿工通过超过一英里深的竖井，从一块古老的海底中提取铜、锌和银。“这些矿床遍布全球陆地，”多伦多大学名誉地质学家、鹦鹉螺矿业顾问史蒂夫·斯科特说，“而且它们今天仍在海底形成。”

斯科特在20世纪80年代开始在西太平洋寻找海底矿物露头，与一位名叫雷·宾斯（Ray Binns）的澳大利亚地质学家合作。他们拖着摄像机在海底上方，从有希望的地点捞取岩石样本，并在有机会获得潜水器时下去观察。他们的希望是，了解矿石如何在海底形成将有助于在陆地上寻找可开采的矿床。“我们不是探矿者，”斯科特说，“但事实证明我们发现了一个潜在的矿藏。我们做得比我们想象的要好得多。”

那是在1997年，位于巴布亚新几内亚俾斯麦海，拉包尔小港口以北30英里处。在那里，在新不列颠岛和新爱尔兰岛之间，斯科特和宾斯发现了两个大型火山堆，它们延伸到海面以下三分之二英里处。一位加入探险的当地地质学家将它们命名为北苏和南苏，“苏”在当地语言中是“乳房”的意思。（孤独的男性探险家倾向于将山脉比作乳房；大提顿山脉或许是最明显的例子。）在两个土堆上，潜水器摄像机都显示有喷涌的黑烟囱，周围环绕着密集的蜗牛、贻贝和螃蟹群——这种丰富的动物群正是让海底热泉如此吸引生物学家和公众的原因。

但宾斯和斯科特对他们从这些土堆中捞出的岩石更感兴趣，这些岩石以另一种方式变得更加丰富。它们所含的铜和金浓度比陆地上典型矿山的要高出几倍。

当他们的船“富兰克林号”还在海上时，一份新闻稿就已经发布。当船抵达澳大利亚凯恩斯时，电视摄像机已经等候，朱利安·马尔尼克也在那里报道这个故事。采访完宾斯后，马尔尼克决定与其撰写关于这片海底的文章，不如去申请这里的采矿权。通过巴布亚新几内亚政府的关系，他成功做到了这一点。这是第一个海底硫化物矿床的勘探申请，也是鹦鹉螺矿业的开端。到海登加入公司时，印度和中国的经济繁荣开始将铜价推高至每磅4美元的创纪录水平（而今天约为每磅1美元）。美国和国外的吸毒者正在偷窃空调机组和灌溉系统中的铜管。对新铜来源的兴趣高涨；对黄金的兴趣始终很高。

与锰结核相比，与热液喷口相关的海底硫化物具有巨大优势：它们更容易获取。锰结核散布在海洋深渊平原上，距离海岸数百英里，通常在水面以下三英里或更深处，而许多硫化物矿床靠近海岸线；而且，它们总是位于海底山脉上，因此处于更浅的水域。

鹦鹉螺计划开采的矿床，名为索尔瓦拉1号（Solwara 1），位于北苏（一个活火山）的北坡，深度不到一英里。石油公司已经在两倍深的水域进行过钻探。鹦鹉螺的计划是沿着石油钻井平台已经开辟的深海技术路径前进。

“我们很幸运，”前海上石油工程师、去年六月接替海登担任鹦鹉螺首席执行官的史蒂夫·罗杰斯（Steve Rogers）说。“石油和天然气行业投入了大量资金开发这些技术。我想有点令人惊讶的是，采矿业以前没有利用过它——但我们现在来了。”

鹦鹉螺的采矿方案包括一艘专用船只、一英里长的立管和一台“海底采矿工具”，这是一台巨大的系留机器人，将通过遥控对海底进行露天开采。石油行业使用类似的机器人挖掘管道沟渠，但鹦鹉螺委托英国公司Soil Machine Dynamics制造的这台机器人仍然令人惊叹。它将有两层楼房那么大——这座房子将能够用四条腿在崎岖的火山地形上行走，直到它将地形平整成一系列平坦的台阶，就像陆地上的露天矿一样。届时，腿将收回，采矿机器人将改用更高效的履带移动。一个巨大的鼓形切割工具安装在长臂的末端，每天能够从海底切割多达6000吨硫化物岩石，将其切成一英寸或更小的块状。机器上的声纳将允许操作员将其定位在精确到一英寸的范围内；声纳至关重要，因为摄像机无法穿透机器人搅起的厚厚泥浆和粉碎岩石形成的云团。

一个六英尺宽的吸口直接位于切割头后面，将矿石和海水的浆液泵入一英尺宽的立管并提升到船上。在船上，筛分机和离心机将分离出固体，这些固体将被转移到驳船上运往拉包尔；水将被泵回海底。该船将在其第一个位置停留两到三年，或根据开采Solwara 1所需的时间而定。那里的矿床长约1500米，宽100米（约一英里长，300英尺宽），但鹦鹉螺无法说明它的深度——除了在许多地方它比公司钻探的20米（约65英尺）的勘探孔更深。

据鹦鹉螺公司称，至少有220万吨矿石待回收，而且这些矿石甚至比斯科特和宾斯想象的还要富饶：它们含有约7%的铜和约6至8 ppm的黄金。罗杰斯说，如今在陆地上，“如果你的铜含量达到1%，并且金含量达到每吨6到8克，那本身就是一个金矿，你会非常兴奋。”Solwara 1的大部分矿石就在海底的基部。为了获取它，鹦鹉螺公司只需清除区区13万吨的覆盖泥土，这在采矿业标准来看简直是九牛一毛。一旦矿床开采完毕，公司将简单地打包机器人和立管，然后驶向下一个地点。与陆地上的采矿公司不同，鹦鹉螺公司不会留下道路和建筑物等基础设施。

当然，该公司将留下一个受损的海底——但鹦鹉螺坚持认为，环境成本也将低于陆地上同类矿山。“如果我们接受全球对金属的需求将持续增长，我们就需要以对环境负责的方式从某个地方获取金属，”管理公司环境影响评估的生物学家萨曼莎·史密斯（Samantha Smith）说。在露天开采不到30英亩的海底时，鹦鹉螺将消耗热液烟囱，并消灭依靠硫化物散发物滋养的蜗牛、藤壶、螃蟹和虾群。但史密斯说，一些烟囱会重新生长——采矿无法扑灭潜在的火山——预计这些动物将在几年内返回。黑烟囱本质上是短暂的，因此那里的动物适应了在旧泉熄灭时在新泉定居。为了鼓励这个过程，鹦鹉螺打算将距离仅一英里多的南苏热泉保持原样，作为种源。

在杜克大学生物学家、热液喷口专家辛迪·范多弗（Cindy Van Dover）的帮助下，鹦鹉螺甚至正在研究将采矿工具路径上的蜗牛和藤壶捡起来，移植到一个临时避难所的可能性，等安全后将其带回原处。“他们的环境敏感度相当好，”范多弗说。“他们来找我们，问‘我们该如何正确地做这件事？’”她主持了一个由国际海底管理局召集的委员会，负责起草在国际水域开采黑烟囱的建议。她说，尽管第一个案例Solwara 1位于巴布亚新几内亚水域，但鹦鹉螺似乎仍然遵循了管理局的建议。

然而，像许多海洋科学家和环保主义者一样，范多弗更希望根本不进行海底采矿。她说，探索过的地方太少，而且比陆地更难了解正在发生的事情，因此无法确定采矿不会导致物种灭绝；我们还没有时间发现蜗牛达特鱼和斑点猫头鹰。

“这就像刘易斯和克拉克出去发现了黄石公园，几年后采矿公司说，‘我们要对它进行露天开采，’”她说。但似乎至少在几年内不会。

去年六月，罗杰斯在伦敦签订在土耳其建造采矿船的协议（就在他从海登手中接过领导权之后）的当天发表讲话时，鹦鹉螺矿业的前景一片光明。但话说回来，当时很少有人预见到经济风暴的来临。在海登为公司筹集资金期间翻了五倍的铜价，在去年下半年暴跌。到十二月，鹦鹉螺矿业在多伦多交易所的股价已跌至每股不足一加元，而2007年曾一度突破六加元。黄金价格保持高位——这在经济困难时期通常如此——而且原则上，公司业务发展副总裁斯科特·特雷比科克（Scott Trebilcock）表示，索尔瓦拉1号项目仍然具有经济可行性。然而，随着信贷危机的爆发，鹦鹉螺矿业没有前景获得将矿石推向市场所需的额外资金。

圣诞节前一周，公司宣布推迟所有设备的建造，包括采矿船，并裁员30%。它计划继续工程和公共关系工作，并探索新的硫化物矿床。但它无法再预测何时开始采矿。这将在很大程度上取决于经济风暴何时过去。

随着他建立的公司陷入困境，大卫·海登回到了布里斯班，他在去年6月公司前景一片光明时离开了鹦鹉螺。此后他创办了两家新公司。其中一家，他希望能在旧的海底锰结核业务2.0版中抢占先机，他认为该业务有望在未来十年左右起飞。另一家公司，海登希望能够打捞水下木材；他相信，在被水电站淹没的热带雨林区域，有很多有价值的硬木被困在其中。“我喜欢的是创业阶段，”海登说。

而那些真正的信徒们并没有放弃黑烟囱令人难以置信的矿产潜力。史蒂夫·斯科特，发现索尔瓦拉1号矿床的人之一，仍然坚信在不久的将来——尽管显然不是在2010年——它将成为第一个深海采矿项目的所在地。“这是你在采矿业中能找到的最确定的事情，”他说。

另一方面，正如斯科特本人指出的那样，四分之一个世纪前，即1984年，他首次预测海底硫化物矿床有一天会被开采。“我还在等待，”他说。