徐辰︱勇踏前人未至之境:“挑战者”号的伟大远航

徐辰

2018-01-19 09:34 来源:澎湃新闻

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油画“冰海上的‘挑战者’号”,威廉·弗雷德里克·米歇尔作。
2012年3月26日,加拿大影人詹姆斯·卡梅隆驾驶“深海挑战者”号潜艇,下潜至太平洋底约10911米,进入马里亚纳海沟最深处的“挑战者深渊”,下潜四小时后成功上浮。
在科考领域,“挑战者”是一个常见的名字,除地名外,也被用于命名潜艇、航天器和科研机构。这都要归功于英国“挑战者”号护卫舰在1872年至1876年间波澜壮阔的环球科考远航,这场距今已有一百四十余年的远征,改变了我们的世界。
新的时代
十九世纪中叶,世界正在“缩小”。自1805年霍雷肖·纳尔逊将军率英国皇家海军在特拉法尔加海角大败法国-西班牙联合舰队,英国终于将海神的三叉戟牢牢握在手中。曾经海盗横行,炮舰往来冲杀的大海平静下来,开始了长达百年的“不列颠治下的和平”(Pax Britannica)。同一时期,电信技术在欧美蓬勃发展,从1858年至1866年,连接瓦伦西亚岛和纽芬兰岛的大西洋海底电缆历经多次失败后终于实现稳定,人与人之间的距离飞速缩短。
然而当时我们对大海的了解,却只是皮毛。虽然人类掌握远洋航行的技巧已有千余年,对这片占地表面积71%的蓝水仍知之甚少。远离海岸与海面的深海,对那个年代的人们来说是一个谜,只能依靠间接资料、经验与想象力去假想。著名的英国博物学家爱德华·福布斯就曾提出:水越深处,生物也就越少,水深达到500米以上,就不会有生命存在。
为探索这个未知的陌生世界,各国政府和有志之士可谓摩拳擦掌。但全球范围的海洋科考需要绝对的海权、雄厚的资金支持、出类拔萃的人才和钢铁般的意志。在那时,能集这些于一身的,就只有国力如日中天的日不落帝国。
新的梦想
维韦尔·查尔斯·汤普森,晚年改名为查尔斯·维韦尔·汤普森(1830-1882)
说到“挑战者”号的伟大远航,就不能不提苏格兰博物学家维韦尔·查尔斯·汤普森。1830年,他出生在苏格兰西洛锡安,父亲是供职于东印度公司的医生。汤普森受过良好教育,十五岁就进爱丁堡大学攻读药学,两年后加入爱丁堡植物学会,是苏格兰植物学大家约翰·赫特·巴尔弗的得意门生。
汤普森弱冠二十岁便受聘于阿伯丁大学,任植物学讲师,一年后被聘为教授。之后,他在多家高等学府任教,涉猎领域从植物学扩展到矿物学、地理等学科。教坛耕耘二十载后,四十岁的汤普森被爱丁堡大学聘为博物学讲座教授。此时他的关注点已经转移到深海生态领域,因挪威神学家兼生物学家米哈伊尔·萨西于1850年对本国峡湾海域进行的疏浚实测证明,水深820米处仍有大量活跃生物,福布斯的深海无生物学说就此被攻破。
通过科学实践证伪一个假说,在科研领域是司空见惯的事,但更大的问题接踵而至:大海究竟能有多深?在我们从未见过的海底,生活着怎样的动植物?为追寻答案,当时还在都柏林教植物学课程的汤普森曾于1868年和同侪威廉·卡朋特一起劝说皇家学会投资实施一次长时间的环球远洋科考,无奈未能说动对方。两人只得转而求助皇家海军,于1868年及1869年夏季,分别租借小型邮轮“闪电”号和“豪猪”号,赴北大西洋进行深海科考,并发现在深及1200米处亦有大量无脊椎动物组成的生态系统,此外他们还发现深海水温并非之前假想中那般恒定,而是变化多端。然而限于船只太小,人手和经费也不足,他们无法取得进一步的成果。
1870年,事情开始起变化。虽然此时英国仍是七海霸主,大洋彼岸结束内战蓬勃发展的美国和欧洲大陆统一在望的德国都已悄然起步,希望先英国人一步,组织本国的环球远洋科考。面对这些挑战,英国皇家学会终于应允汤普森和卡朋特的请求,拨给二十万英镑的巨额资助,若按消费指数换算,这笔钱相当于当今的一千万镑。
为保障远航的安全与研究环境,皇家学会通过海军部向皇家海军租借了护卫舰“挑战者”号,供科考队长期使用。这艘日后名垂青史的军舰当时已服役十二年,曾担任澳大利亚舰队旗舰。该舰排水量约2200吨,为木壳三桅纵帆混合动力——也就是说,除风帆外,还装有一台额定功率1200马力的蒸汽机,航洋性能与应变能力俱佳。为适应科考任务,舰上原本的武备和战备区域被部分移除,并在船内各处增设科学实验室与库房,用于分析、保存样本。
“挑战者”号启航前,皇家学会成员登舰与科考队成员合影。摄于1872年。
“挑战者”号高级军官在舰上的合影。摄于1872年。
“挑战者”号上的动物学实验室。
“挑战者”号上的化学实验室。
“挑战者”号科考队使用的测深装置及海底取样装置。
“挑战者”号科考队使用的水样容器。
“挑战者”号由舰长乔治·纳雷斯上校指挥,加上麾下二十名军官及准尉官,和二百余名船员。科考队则由汤普森亲任队长,带领五位科学家随船探险,为记录沿途所见,还聘请了瑞士语言学家兼画家约翰·詹姆斯·怀尔德为官方画师。除此以外,当时尚属新生事物的湿版摄影术也在远航中派上用场,亦使其成为历史上最早运用摄影记录的科学考察活动。
约翰·詹姆斯·怀尔德(1824-1900),“挑战者”号科考报告中大量精美细致的样本图片出自他手。
怀尔德多才多艺,精通语言学、海洋生物学,当时已是一位小有名气的博物学插画家兼雕版艺术家。这位丹青妙手的画作,以精确和清晰而著称。科考队在“挑战者”号设置了一个暗房,因此航行期间即可将照片交到怀尔德手上,在科学家的协助下,由他参考照片和样本绘制插画。这些画作被公认为自然历史领域的艺术瑰宝,他还吸收了奥杜邦等同行前辈的全新手法,在一些生态图中将动植物与环境景色糅合在一起,酿造出鲜活气息。
怀尔德本人也由此成为博物学艺术界的高峰。身后,位于巴布亚新几内亚东端当特尔卡斯托群岛的怀尔德岛和位于南极洲的怀尔德穹丘,都是以他命名的。
劈波斩浪
1872年12月7日,经过充分准备,“挑战者”号从英国朴茨茅斯港拔锚启航。翌年1月,她驶入葡萄牙首都里斯本,葡萄牙国王路易斯一世闻讯驾临港口,亲自登舰慰问,这也难怪,因为这位拥有“受欢迎的人”美称的贤王自己就是个特别关注海洋生物的博物学家。之后,“挑战者”号通过直布罗陀海峡,绕经伊比利亚半岛一路向西,跨越大西洋进抵维珍群岛, 随即北上百慕大群岛,再向东折返,经亚速尔群岛再度横越大西洋抵达马德里,尔后径直南下佛得角。期间,由于船只又为造访加拿大沿岸而往返大西洋一次,至1873年8月才抵达佛得角,随后“挑战者”号又耗费数月时间继续南下,驶过好望角后航向东南,于1874年2月靠近南极圈。
葡萄牙国王路易斯一世(坐者)在里斯本亲临“挑战者”号,与科考队和高级军官合影。摄于1873年。
在冰山出没的危险极地小心航行、探测月余后,“挑战者”号调整航向往东,于4月抵达澳大利亚,进而造访新西兰,再取道汤加、斐济。入秋,她开始转向西北,航向中国,并于11月抵达香港。在那里,纳雷斯上校离舰去参加英国政府组织的北极探险行动,弗兰克·图尔·汤姆森接任舰长一职。补充给养后,“挑战者”号于1875年初离开香港,经菲律宾驶向怒涛翻滚的太平洋,入泊日本横滨时恰好赶上樱花盛放的美景。6月,她从日本启程横越太平洋,经夏威夷群岛、胡安·费尔南德斯群岛,在同年的最后一天入泊佩纳斯湾。
1876年初,“挑战者”号绕行南美洲南端,1月底到达福克兰群岛后向北驶向乌拉圭,2月末离开蒙得维的亚,再度驶入大西洋,经亚松森岛开赴佛得角。在佛得角稍事休整后,“挑战者”号踏上归途,经西班牙的比戈,取道比斯开湾航向英国。
1876年5月24日,“挑战者”号抵达汉普郡的斯彼得海德海峡,圆满完成为时三年半的远航科考任务。
成果辉煌
“挑战者”号途经航线示意图。
临行前,皇家学会对“挑战者”号科考的目标要求是:
探测深海海床的具体状况,包括但不限于其深度、温度、循环量、引力及通光量。
测量自海面至海底各固定深度之海水化学成分、有机生命状况及悬浮微粒状况。
探查深海矿藏之物理及化学特性。
探测各固定深度海域及深海海床之有机生命分布状况。

在为期1250天的远航任务中,“挑战者”号在海上度过了713个日日夜夜,共航行68890海里(127580公里),测绘了大部分已知海域的海底略图,设置362个取样观测站,测深492次,海底取样133次,发现4700个全新物种及亚种。其中,利用配重麻绳测深是科考队的核心工作之一,为此,他们在出发前准备的意大利麻绳足有180公里长。这一工作最激动人心的时刻,无疑是1875年3月23日。这一天,科考队正在位于关岛与帕劳之间太平洋洋面的第225号观测站实施测深,测得深度竟有4475寻,也就是8184米,经多次测量确认,这里成为有史以来人类发现的海底最深处。后来,人们又运用现代测深技术予以重新勘测,发现这里的实际深度约为10911米。为纪念“挑战者”号对这里的发现,这处位于马里亚纳海沟南端的恐怖裂隙,被命名为“挑战者深渊”,它至今仍是地表最深处。
同时,“挑战者”号远航也是当时计划最周密,成本控制最佳的远洋科考范例。启航时包括船员和科考队员在内的二百四十三人中,回航时剩下一百四十四人。在航行期间,全舰共死亡七人,二十六人因伤病或其他原因下船,其他减员则是在各港口应皇家海军征召离去所致。考虑到当时的技术水准和航行所经危险区域之多,这样的减员率可以说是非常之低。
万世流芳
科考队回国后受到热烈欢迎,队长汤普森获女王封爵,但对他来说,旅程还没有结束,海量科考标本、资料需要整理分类,以便留存后世。自1877年起,汤普森和科考队另一位科学家约翰·默里领导一个编辑班子,开始整理《挑战者号航海考察科学成果报告》。编纂工程浩大费力,从1880年起才陆续付梓。1882年,汤普森壮志未酬,带着辛酸遗憾溘然长逝。默里继承挚友遗志,竭尽全力主持编纂,终于在1895年将洋洋五十一卷科考报告全部出齐。其中,动物学分册就有四十卷,植物学分册二卷,物理化学分册二卷,概述五卷,另附一卷专述深海沉积内容,总计约四万页。
值得一提的是,“挑战者”号还带回大量照片。如前所述,除用作档案资料外,其中很多样本照片是专为随船画家约翰·怀尔德准备的。
《挑战者号航海考察科学成果报告》是人类历史上第一部环球海洋科考文献,综合性展现了行星地球的海洋真貌,以及生态与人文的密切关系,至今仍是博物学领域的珠玉之作。
此时距“挑战者”号回航英国,已过去了近二十年。
约翰·默里爵士(1841-1914)
“挑战者”号的远航壮举和科研人员焚膏继晷的报告编纂工作,正式宣告海洋学的诞生。默里在科考报告中盛赞其为“我们这颗行星上,自十五世纪和十六世纪的大航海壮举以来最伟大的知识性探索”。
他所言不虚。“挑战者”号采集的样本目前被保管在伦敦的英国自然史博物馆,对其中一些标本的研究工作至今仍在进行。而科考报告的原本则被分散收藏在南安普顿的国家海洋学中心和泰恩-威尔郡的海研所。尽管已是百余年前编纂而成的文献,但其中大部分内容直到今天还在为人们参考使用,可谓不朽之作。它也激励着科研领域的后起之秀,《挑战者号航海考察科学成果报告》出版后,美国和德国陆续派遣科考船对太平洋和大西洋进行考察,科学探险的大时代就这样在竞争中拉开大幕。
“挑战者”号在结束远航任务后,先后被用作训练舰和宿舍船,1921年才被拆毁,她的船艏像现被保存在国家海洋学中心,舰名则被用于空天探索的美国航天飞机继承。
高山可仰
“挑战者”号的远航是一个时代扎实信心和进取精神的缩影,简而言之,这就是当代文明之象。正如历史学家肯尼思·克拉克勋爵所说:
文明发展的确需要某种程度的物质繁荣,好让人们温饱之余做些闲事,但更重要的是信心——对所处社会的信心、对其哲学及律法的信心、对自身心智及力量的信心。
诚如是,和古典时期那些宏伟建筑一样,这些伟大先驱的开拓冒险不仅是技术和学术上的胜利,更展现出对律法与纪律的绝对信心,以及活力、能量和生命力。所有伟大文明或文明时期,都有丰沛的活力作为后盾。但文明也不只意味着活力、意志和创造力,其根基是对永恒的追求。身为一个文明人,我们当然渴望时空归属感,所以时时刻刻瞻前顾后。一次远洋科考、一部博物学著作的意义,不亚于加尔的高架水渠和普瓦提埃的洗礼堂,它意味着人的心智不再挣扎于野林怒涛,得以永续留存。这些壮举时刻提醒我们:人,不再是古书经卷插绘中呆板抽象的“Imago Hominis”,而是拥有人性冲动与无限潜能的血肉之躯。
事实上,“挑战者”号的远航也深远影响了人们对未来的想象。1966年开播的科幻人文剧集《星际迷航》(Star Trek)那段著名的开场导语,无疑是对人类共有的这一进取精神的终极礼赞:
勇踏前人未至之境
To Boldly Go Where No Man Has Gone Before
《挑战者号航海考察科学成果报告》据英文原版影印,由华东师范大学出版社于2018年1月推出,共五十二册
责任编辑:彭珊珊澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> “挑战者”号,科考

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