H.M.S.挑战者号首次真正一瞥深海

我们对月球表面的了解比对海底的了解更多。科学家估计，91%的海底生物尚未被发现，超过80%的海洋从未被探索过。

我们对海洋的了解反而使其更加神秘。它是一个异域景观，拥有海底山脉和比珠穆朗玛峰还要深的海洋壕沟，是奇异、常常发光的动物的奇妙噩梦狂欢节的家园。而我们所知的大部分知识都是在过去150年里才被揭示出来的，始于H.M.S.挑战者号的探险。

从1872年到1876年，这艘200英尺长的战舰被改造为世界上第一次大规模海洋学考察的浮动实验室，环绕地球并从海底打捞出前所未见的生物样本。挑战者号的探险家们揭示了数千种新物种，并揭示了海洋是一个深度惊人、奇迹无数的地方。今天的科学家仍然依赖挑战者号的发现来研究从海贝到气候变化的一切。

H.M.S.挑战者号如何彻底改变海洋学

挑战者号探险的灵感部分来源于那个古老的动机：证明某人是“错”的。1843年，一位名叫爱德华·福布斯的博物学家提出，“物种和个体的数量随着我们下降而减少，在1800英尺以下的深度，动物生命的分布趋于零，尚未被访问。”

但是几次小型探险暗示他可能不对：H.M.S.闪电号和（名字令人难以置信的）H.M.S.豪猪号在福布斯理论极限以下的深度发现了蛤蜊、扇贝和珊瑚等动物。鉴于这些发现（也许是受电报公司铺设更多海底电缆的愿望的刺激），伦敦皇家学会批准了一项新的、更彻底的探险：一次为期三年的环球旅行，以探测海洋最深的海盆，确定海底的物理和化学特性，并弄清生命能在海洋深处绽放多远。

挑战者号于1872年圣诞节前四天从英格兰南部海岸的朴茨茅斯启航。船上有大约250人，其中包括六名科学家，海军军官和船员们称他们为“科学怪人”。挑战者号是一艘小型战舰，经过改造用于科学考察；它的17门火炮中有15门被拆除，以腾出空间用于实验室和设备。

HMS Challenger Zoological Laboratory - UC San Diego — H.M.S.挑战者号上的动物学实验室。英国皇家学会为这个实验室配备了一个小型图书馆，数百种各种科学仪器和用于保存标本的“葡萄酒烈酒”。(图片来源：加州大学圣地亚哥分校)
加州大学圣地亚哥分校

启航前，船上的事务长助理，19岁的乔·马特金写信给他的表弟：“所有科学伙伴都已登船，本周一直忙着收拾他们的装备。有几千个小小的密闭瓶子，还有一些像情人节盒子大小的小盒子，装在铁罐里，用来存放昆虫、蝴蝶、苔藓、植物等标本。主甲板上有一个摄影室，还有一个解剖室，用来肢解熊、鲸鱼等。”

这艘船还载有181英里长的意大利大麻绳，用于测量水深并将挖泥机降到海底。

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采集海底样本

每隔几天，“挑战者号”就会进行测深，即把一条加重线投入水中以确定深度。他们还记录了不同深度的海洋温度，并用一个10英尺宽的加重网拖过一片海底，然后把捞上来的海洋生物和沉积物带上船。

马特金写信给他的表弟，“当拖网被拉上来时，[科学家们]就穿着衬衫袖子围着，开始检查泥浆中是否有鱼等，一旦发现，他们就都下去解剖并将它们腌制在玻璃罐中。”

船员们有时会带回令人印象深刻的标本——探险队的一幅画显示船员们正在将一条大鲨鱼拖上船，而船上的两只狗则警惕地看着。

然而，其他时候，收获就没那么令人兴奋了。“泥土！天哪，想象一车白色的泥土，里面充满了最细小的贝壳，湿漉漉、黏糊糊地倒在干净的木板上，”海军少尉乔治·坎贝尔勋爵在描述从海底挖出的沉积物时写道。“博物学家们在里面踩来踩去，一铲一铲地将其放入越来越细的筛子里，直到只剩下微小的贝壳。”

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发现马里亚纳海沟

他们环游世界，从英格兰到北大西洋和加勒比海，南下巴西，东至非洲南端。他们低空掠过南极冰山，然后北上，沿着澳大利亚东南海岸，穿过密克罗尼西亚和亚洲，然后向东穿过太平洋，沿着南美洲，于1876年5月24日返回英格兰，比旅程开始晚了三年半。

HMS Challenger Haul - Wikimedia Commons — 船员在挑战者号上检查捕获物的状况。（图片来源：维基共享资源）
维基共享资源

在旅程过半，即1875年春天，挑战者号做出了最伟大的发现之一：马里亚纳海沟，它包含了地球上最深的点。马里亚纳海沟位于关岛附近，菲律宾以东约1500英里。在那里，地球的一块构造板块滑入另一块之下，形成了一个1580英里长的海床凹槽。

地球的构造板块在另一个板块下滑动，在海底形成了一个1,580英里长的沟槽。

在“挑战者”号记录到的最低点，海底位于水面以下五英里多（后来的研究人员会发现附近有一个更深的点，接近七英里深）。船员们没想到这个地方会这么深；他们第一次放下重物测量深度时，绳子就不够了。当他们放下温度计时，玻璃碎了。

当时，科学家们以该船的一名海军军官的名字将其命名为斯怀尔深渊，尽管后来它被重新命名为挑战者深渊。今天的科学家研究马里亚纳海沟，以了解构造板块如何移动以及塑料垃圾如何到达地球最偏远的地方。所有这些工作都源于“挑战者号”探险。

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在海洋最深处发现的珍稀物种

奇怪的是，尽管这是这次航行最伟大的科学成就之一，但团队对探索海洋最深处的描述相对较少。在博物学家亨利·莫斯利520页的探险记述中，他完全跳过了马里亚纳海沟——他只说那段旅程是“一次最乏味的航行”。

然而，他确实为同一两个月期间的以下章节留出了空间：“雀鳝的习性”、“稻田”以及扣人心弦的“酷似苔藓的蕨类植物”。（他和他的同事的报告中还包含了令人震惊的种族主义描述，这提醒我们这种探索文化可能隐藏着黑暗的一面。）

挑战者号的科学家们实际上对他们在深海中发现的动物有些失望。达尔文曾假设深海将充满早已在陆地上灭绝的生物；船上的科学家们发现并非如此时感到沮丧。

但他们“确实”发现的新动物也不算太糟糕。挑战者号探险队带回了4,700种前所未见的物种，包括海猪（一种柔软的粉红色土豆状生物，用14条腿在海底移动）和无面鳕鳗（一种一英尺长的鱼，眼睛和嘴巴都微小得几乎看不见，长在下巴下方，因此得名“无面”）。

即使是已知物种也仍有令人惊叹的能力。“我们在深海拖网中捕获到一只巨型火体虫，”莫斯利写道，这是吸引他注意的标本之一，一个四英尺长的发光管，由微小生物组成的生物发光群落。“我在夜间，它躺在甲板上的桶里时，用手指在巨型火体虫的表面写下了我的名字，几秒钟后，名字就以火焰般的字母显现出来。”

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挑战者号数据揭示了气候变化的见解

挑战者号收集的数千份标本现收藏于世界各地的博物馆中，其中大部分藏于伦敦自然历史博物馆。这些标本至今仍用于科学研究。

“仅仅因为它们老旧，并不意味着它们会失去价值。事实上……就历史趋势而言，它们的价值只会随着年龄的增长而增加，”英国埃克塞特皇家阿尔伯特纪念博物馆的自然历史策展人霍莉·莫根罗思说。“挑战者号的藏品向我们展示了150年前海底的样子。没有这些，我们真的只能猜测。它提供了我们需要展示事物已经改变，或者确实保持不变的证据。”

研究人员利用这次考察的标本和记录，能够查看物种是否仍然生活在150年前的同一地点，将潜在的新物种与挑战者号发现的原始标本进行比较，并探索气候变化对动物的影响。今天的贝壳通常比当时收集的更薄，因为大气中多余的二氧化碳会使海洋更酸——海水会腐蚀贝壳。