如果这艘标志性的研究船停止在深海钻探会发生什么？

　　2022年7月，一个足球大小的软面包裹从德国寄到了我在威斯康星大学麦迪逊分校办公室的收发室。我期待着这个包裹，但我惊讶地发现它看起来是多么微不足道。我以为会寄来一个坚固的纸板箱或用泡沫垫加固的容器。毕竟，它包含了89个沉积物样本，我需要仔细分析这些样本，以了解北半球大陆冰盖过去的行为。

　　沉积物样本非常有价值，因为收集它们的成本很高，但它们对我来说是免费的，作为国际努力的一部分，我想更多地了解我们星球的运作。这些特殊的样本来自于2004年在格陵兰岛和加拿大之间的拉布拉多海海底钻出的深海沉积物岩心，这是由美国领导的国际海洋发现计划(International ocean Discovery Program)运营的一艘专门的深海科学钻探船“JOIDES Resolution”号开采的。

　　深海科学钻探是从构成海底的物质中提取岩心的过程。岩心是直径约2.5英寸的圆柱形管，由软沉积物和固体岩石组成。

　　在船上工作的科学家们称之为“乔迪斯分辨率号”(JOIDES Resolution，简称j.r.)上，计算机控制的推进器在波涛汹涌的海面上保持精确的位置。与此同时，工作人员将30英尺长的金属管段组装成一个长管子，上面有钻头，直到它到达海底。一旦这个结构接触到海底，研究小组就会把中空的塑料管送入管道，随着钻探的开始，这些塑料管会填满沉积物和岩石。

　　J.R.可以在水下钻到3.5英里深，然后钻到海底一英里多。

　　JR一分钟内钻芯请注意

　　在船上，科学家团队在j.r.的实验室里轮班工作12小时，他们打开了这些管子，并立即开始分析核心。卡尔·布伦纳(Carl Brenner)负责协调美国参与国际科学钻探工作，他说科学家们“像食人鱼一样扑向他们”。

　　J.R.号在一次探险后靠岸，船员们把这些岩芯送到三个国际储存库之一——德国、德克萨斯和日本。一旦探险队的科学家获得了他们研究所需的样本，技术人员就会将这些岩芯存档。然后，研究人员可以索取岩心的碎片，批准的样品就会被邮寄出去，就像我几年前收到的那些一样。

　　不幸的是，j.r.的资金即将到期，今年之后，这艘船将不会为国际海洋发现计划钻探任何新的岩心。虽然这艘船的确切未来尚不确定，但科学家们很可能不得不转向新的深海样本来源。

　　1985年1月，“乔迪斯决议”号开始了第一次从深海海底收集科学样本的探险。从那时起，J.R.已经进行了194次探险，在1000多个地点钻探，并从海床下收集了近250英里的沉积物和岩心。

　　从这些样本中，科学家们证实了板块构造理论，揭开了地球数百万年的气候历史，并在意想不到的地方发现了生命。

　　“我总是指出，《自然》杂志称它是有史以来最成功的国际科学合作，”Brenner说，“我认为我认为这是一个公平的评价。”

　　但是，由于国内资金和国际合作伙伴都在减少，j.r.号目前在北冰洋的探险将是它作为国际海洋发现计划旗舰的最后一次探险。

　　这一意外的终止发生在该船的环境影响声明原定到期的前几年，该声明为该船提供了一份到2028年的健康证明。俄勒冈州立大学的古海洋学家莫林·沃尔扎克说:“社区中的许多人对这一决定感到震惊。”“我们都认为，在这份环境影响声明结束之前，它将继续得到支持。”

　　至少在未来10到15年内，美国领导的科学海底钻探任务都没有主力船来锚定，因此该计划的未来充满不确定性。自从尼克松政府在20世纪70年代启动“国际海洋勘探十年”以来，美国还没有一艘旗舰钻探船。

　　俄勒冈州立大学(Oregon State University)退休的海洋学家尼克·皮西亚斯(Nick Pisias)曾乘坐J.R.号的前身进行了第一次科学钻探探险，并在上世纪90年代末担任钻探项目负责人。他说，J.R.号靠泊的决定让从事深海样本研究的科学家们吃苦头。“如果你把所有的天文台从天文学家手中夺走，会发生什么?”他问道。“钻探计划对地球科学界的影响是巨大的。”如果J.R.号不能以某种方式获得新生，研究人员仍然可以使用其他更小的钻探船。但J.R.的独特能力目前无法被任何其他船只复制。

　　当J.R.号在20世纪80年代中期成为美国深海科学钻探的主要船只时，该领域已经发展了几十年。1961年，作家约翰·斯坦贝克(John Steinbeck)参加了美国第一次大型科学钻探行动，即莫霍计划(Project Mohole)。满载科学家和技术人员的CUSS 1号在太平洋瓜达卢佩岛附近的海底钻了大约600英尺。科学家们第一次穿透了覆盖在海床上的软沉积物，进入了海底下面的固体地壳。在这一突破性发现中采集的样本现在被史密森尼国家自然历史博物馆收藏。

　　这一成就证明了科学钻探是可以成功的，1966年，美国国家科学基金会签署了一份合同，资助圣地亚哥的斯克里普斯海洋学研究所，以领导美国的钻探工作。这个项目被称为深海钻探项目，是在格洛玛挑战者号上进行的。

　　1968年秋天，挑战者号进行了第一次科学考察。在1970年春天的第三次考察中，它证实了当时对地球如何运作的一种范式转变的理解:板块构造理论。当时，只有对海底的间接测量支持了现在普遍的观点，即新的海洋地壳是在洋中脊处形成的，将大陆分开，导致了形成深海海沟、火山和山脉的过程。

　　但是，布伦纳说，通过大西洋中部深海钻探收集的样本直接表明，地球表面是由构造板块组成的，这些板块分裂，相互摩擦，然后剧烈碰撞。“直到我们真正钻探了这些沉积物，”他说，“才证明了这一点。”

　　1983年11月，挑战者号作为美国主要的钻井船进行了最后一次航行。到那时，钻井技术已经进步到一定程度，因此在1985年升级到更大、更先进的JOIDES resolution平台是有意义的。

　　J.R.比挑战者号钻得更深，而且它没有搅动沉积物和其原始结构。由于海洋沉积物是分层沉积到海底的，新的沉积物掩埋并保存了旧的物质。这些地层包含了当时大气、陆地和海洋环境的信息。

　　深海科学研究的这些进展使科学家能够重建数百万年前地球气候历史的清晰图像。“你可以从深海科学钻探中获得的丰富信息是其他任何东西都无法比拟的，”沃尔扎克说。

　　基于个人经验，沃尔扎克知道j。r。能力的价值。2000年代末，沃尔扎克正在攻读博士学位，她分析了另一艘船从阿拉斯加湾采集的一个40英尺长的沉积物岩心。核心只是J.R.从海底提取的样本深度的一小部分。她利用该岩芯的样本揭示了美国西部和加拿大在最后一个冰河时代结束时如何应对变暖的新细节。这个样本让她回顾了15000年前。

　　然后，在2013年，沃尔扎克作为一名科学家在J.R.号上航行。探险队回到了较小的地核所在的地方，目标是在海底更深处，从而更早地回到过去。钻机抵达现场的海床后，工作人员几乎立即打捞起了岩心的第一部分。他们钻的深度已经达到了沃尔查克之前工作过的整个岩心的深度。

　　“然后他们又拍了一个核心，然后又拍了一个核心，然后又拍了一个核心，然后又拍了一个核心，他们把海底挖到了90到100米深，所有这些都没有被勘探过，”沃尔查克说，“这让我大吃一惊。”

　　工作人员在那个地点钻得足够深，获得了大约5万年来有关北美山区气候和历史的高分辨率信息，这些山区流向阿拉斯加湾。

　　此外，J.R.一直是发现的载体，远远超出了那些与了解地球过去气候有关的发现。在这艘船的航行过程中，科学家们意外地发现了埋在近一英里沉积物下的活微生物，深入了解了热液喷口的生命起源，发现了导致恐龙死亡的陨石撞击坑的直接证据，并发现了有助于更好地预测沿海地震和海啸的数据。然而，资金短缺使该计划无法以目前的形式继续下去。

　　目前，美国通过国家科学基金会(NSF)每年向j.r.提供约4800万美元，而j.r.每年的运营成本为7200万美元。剩下的部分应该由国际合作伙伴来填补。布伦纳说，问题是，“他们的捐款一直在减少，所以NSF自己负担不起。”

　　去年，美国国家科学基金会(National Science Foundation)决定终止为私人拥有的j.r.的科学用途提供资金的协议，使目前的考察成为该计划的最后一次考察。“因为缺少几千万美元，”布伦纳说，“这是一个痛苦的损失。”

　　劳伦·海古德(Lauren Haygood)是俄克拉荷马州立大学(Oklahoma State University)的博士候选人，她计划在这次航行中乘坐J.R.号。不幸的是，在最后一刻，一场疾病迫使她在离港前下船。但她仍然积极参与研究，并与船上的人密切合作。她说，参与这次考察的科学家们非常清楚，这将是这个项目的最后一次考察，尽管这艘船是否能以另一种方式继续下去，至少在2028年其环境影响报告到期之前，还不得而知。

　　美国科学家未来的深海科学钻探计划将会是什么样子还不清楚。布伦纳说，美国国家科学基金会计划在短期内继续以相同的水平支持不同形式的科学钻探，即4800万美元。

　　从长远来看，为美国科学界建造一艘新的替代船提供资金的讨论正在进行中。布伦纳说:“这样的事情需要12到15年的时间。”“我们不能等那么久才能获得新的核心。我们需要找到一种方法来保持这种势头。”

　　如果没有像j.r.这样的专用船只，研究人员将根据个人情况与其他更小的研究船只签订合同。布伦纳说:“如果钱够多的话，希望一年能有两到三次。”但是这些船不会有J.R.所夸耀的全套船上科学实验室

　　布伦纳和瓦尔扎克都强调，科学家们将发挥创造性，开发新技术，提高对海底深处取样的能力。他们指出，机器人海底登陆器的发展可能会在难以到达的地方钻探。其他科学家，像我一样，会求助于j。r检索到的大量岩芯档案，向他们寻求答案。

　　与此同时，在一个由化石燃料燃烧引发的气候变化的世界里，沃尔扎克说，通过观察深海沉积物来了解地球过去是如何应对突然的气候变化的，这比以往任何时候都更加重要。

　　这次重要的J.R.探险证明了她的观点。目的是收集过去北极冰盖退缩的证据，希望这能帮助我们更好地了解目前南极洲冰川融化的情况。“这可以让我们更深入地了解海平面上升和气候，”海古德说，“以及未来可能发生的事情。”