原文發表於《科技導報》2026 年第3 期 《 深海科技前沿探索與展望 》
深海是生命的祕境、資源的寶庫和國家安全的屏障，是人類未來可持續發展的重要戰略空間。建設海洋強國，必須要向深海進軍。2025 年政府工作報告首次將“深海科技”納入新興產業領域。《科技導報》邀請同濟大學海洋地質全國重點實驗室翦知湣院士、汪品先院士團隊撰寫文章，指出了依託“深鑽、深潛、深網”技術的突飛猛進，中國已具備國際先進水平的“深海進入、深海探測、深海開發”技術能力，在深海鑽探、深潛探索、深網觀測等領域取得系列重要進展，“南海深部計劃”更斬獲低緯驅動等突破性成果。未來，南海探索將向南部海盆拓展，中國深海研究將進一步邁向全海深、全海域，推動深海與極地探索深度融合。深海蘊藏豐富寶貴資源，當前中國正面臨從深海出發、創建地球系統科學“中國學派”的歷史機遇，亟待以南海爲基礎，放眼大洋，加快佈局深海科技，發展深海資源新質生產力，推動“深鑽、深潛、深網”技術智能化融合與多學科協同，藉助大數據等新技術與配套技術創新等，爲建成海洋強國和世界科技強國提供支撐。
中國是海洋大國，隨着社會經濟持續發展與綜合國力逐步提升，中國的國家利益也突破傳統領土、領海的界限，不斷向深海海底擴展和延伸。面對新一輪日趨激烈的深海競爭和中國的海洋戰略需求，黨的十八大首次提出“建設海洋強國”，黨的二十大進一步提出“發展海洋經濟，保護海洋生態環境，加快建設海洋強國”。當前，建設海洋強國已成爲實現中華民族偉大復興的重大戰略任務，是中國“十五五”規劃的重要目標之一。“海洋強國”必須強在科技上，必須建設面向深海、面對國際的深海科技，只有成爲深海強國才能與中國在世界的地位相匹配，才能保障中國社會經濟的可持續發展。2025年政府工作報告首次將“深海科技”納入新興產業領域，標誌着深海科技已上升爲國家戰略。
深海過程跨越從極微觀的細胞代謝到極宏觀的地球板塊運動，是典型的多學科交叉研究領域，一直是地球科學和生命科學的突破口。21世紀地球科學進入“地球系統科學”發展的新階段，其中深海又是關鍵。要進入深海，必須克服上覆海水的巨大壓力，承受海底之下高溫、高壓等極端條件，唯有高精尖的技術裝備方能實現。探索深海的尖端科技主要是“三深”，包括深海鑽探、深潛探索和深網觀測。
近年來，中國的“深鑽、深潛、深網”技術突飛猛進，中國“夢想號”鑽探船已入列、“奮鬥者號”載人深潛器已就位、海底科學觀測網即將聯通，具備了國際先進水平的“深海進入、深海探測、深海開發”技術能力，但尚未在重大科學創新上充分發揮作用。當前，面臨革新板塊構造理論、創建氣候演變新理論的地球系統科學“中國學派”的歷史機遇。南海是中國深海探索的主要戰場，在立足南海的同時需放眼大洋，形成全海深、全海域的深海探索能力。此外，大洋深處蘊藏着種類繁多、儲量巨大的深海資源，這些資源對於緩解資源短缺、推動科技創新、促進經濟發展具有不可估量的價值。因此，亟待加強深海科學與技術的協同創新，發展高質量海洋新質生產力，爲2035年建設成爲海洋強國和世界科技強國提供根本支撐。
1“三深”探索進展
習近平總書記在2016年全國科技創新大會上指出，“深海蘊藏着地球上遠未認知和開發的寶藏，但要得到這些寶藏，就必須在深海進入、深海探測和深海開發方面掌握關鍵技術”。其中，最前沿、最核心的就是“深鑽、深潛、深網”技術。深鑽是指從海底往下鑽探獲取沉積物和岩石樣品，揭示地球深部奧祕；深潛是指利用載人和無人潛水器到達深海海底，實現原位觀測與精細採樣；深網則是指在海底佈置觀測網，實現長期、連續、實時的立體感知。
20世紀，歐美髮達國家依託大洋鑽探、載人深潛等高科技手段到達深海海底，促成了深海研究的一系列新發現，驗證了地球動力的板塊構造理論、氣候演變的米蘭科維奇理論，發現了顛覆生物演化認知的海底“熱液生物羣”，使地球科學出現一次又一次重大突破。然而，由於資金投入、工藝水平等條件所限，20世紀中國的深海技術能力乏善可陳，從而在國際深海研究和重大理論突破方面貢獻寥寥，在國際海底資源開發、大洋權益爭取等方面也長期受制於人。
改革開放，尤其21世紀以來，中國探索深海的技術突飛猛進，“奮鬥者”號載人潛水器、“夢想”號大洋鑽探船、海底科學觀測網等一批大科學設施投入運行，具備了國際先進水平的“深海進入、深海探測、深海開發”技術能力。直到目前，全球只有3個國家“三深”齊備：美國、日本和中國。然而，美國暫時退出了國際大洋鑽探計劃，日本的鑽探船“地球號”又無法長期和連續地執行科學大洋鑽探航次。雖然歐洲提出過“三深”並舉的深海和海底前沿項目（Deep Sea and Sub−Seafloor Frontier，DS3F），但是，受困於技術手段的缺乏該計劃遲遲未能開展。反觀中國，雖已擁有“三深”尖端技術平臺，但尚未在重大科學創新上充分發揮作用。未來的5~10年，中國將“三深”技術和科學高度結合，研製新一代深海智能探測裝備體系，將具備參與乃至引領國際深海前沿探索的全域能力。
1）深海鑽探。
從深海海底鑽探地殼，是探索深海難度最高、耗費最大的技術。1968年美國發起大洋鑽探國際大科學計劃，歷經深海鑽探（Deep Sea Drilling Project，DSDP）、大洋鑽探（Ocean Drilling Program，ODP）、綜合大洋鑽探（Integrated Ocean Drilling Program，IODP）和國際大洋發現計劃（International Ocean Discovery Program，IODP）4個階段，前後有美國、日本、歐盟15國、中國、澳/新聯盟、韓國、印度、巴西和蘇聯等參與涉及近30個國家和地區，通過大洋鑽探研究，以大西洋的大陸板塊張裂爲藍本，驗證了地球動力的板塊構造理論；以西歐−北美的北半球冰蓋和北大西洋深層環流作爲驅動力，建立了氣候演變的米蘭科維奇理論，有力促進了地球科學在過去半個世紀的快速發展。
儘管2025年後美國暫時退出，但是歐盟和日本將聯合第三階段的國際大洋發現計劃（International Ocean Discovery Program，IODP3）。2020年，國際學術界正式發佈面向2050年的大洋鑽探科學框架，展示了人類對於未來大洋鑽探的科學願景。
中國於1998年以“參與成員”身份加入大洋鑽探，年付50萬美元；2013年成爲“全額成員”，年付300萬美元。20多年來，中國自主設計和主持了4個南海大洋鑽探航次（1999年ODP第184航次、2014年IODP第349航次、2017年IODP第367~368航次），使得南海一躍成爲世界邊緣海研究的典範。2023年，中國首次試航“夢想號”鑽探船，實現了深海科學鑽探能力的重大突破。實際上，人類鑽穿地殼與地幔邊界“莫霍面”的夢想已提出60餘年，至今未竟，核心障礙在於“硬巖鑽探”技術。國際大洋鑽探50餘年來，硬巖平均取芯率不足1/2，最大硬巖進尺僅約2000 m。中國“夢想號”雖已就位，但要挑戰鑽透數千米堅硬玄武岩、輝長岩的洋殼，抵達莫霍面，仍面臨超高溫高壓材料、高效破巖工藝、智能隨鑽測量等一系列尖端技術的系統集成短板。同時，服務於鑽探選址的深部地球物理精細探測技術，以及保障超深水安全作業的高精度重返與井控技術，中國與美日歐等領先國家仍有明顯差距。
可以說，沒有深海硬巖鑽探技術的突破，中國就難以在揭示地球深部動力、探索深部生物圈等最前沿領域獲得獨特樣本和數據，叩問地球深部的科學原創將受阻。
當前，國際大洋鑽探格局正在發生深刻變化，這爲中國大洋鑽探的進一步發展提供了難得的戰略機遇。“十五五”時期，中國正在積極推進發起“以我爲主”的新一輪國際大洋鑽探計劃——深部大洋鑽探計劃（Deep Ocean Drilling Program，DODP），自主組織國際大洋鑽探航次，建設並運行大洋鑽探國際巖芯實驗室，將一舉確立中國在國際大洋鑽探中的領導地位。
2）深潛探索。
“三深”中以載人深潛的社會影響最大，也是挺進深海最直接的手段。20世紀60年代以來，隨着深潛技術的發展，人類才能對深海生物開展系統研究。美國於1977年在東太平洋發現海底熱液噴口和黑暗食物鏈，2000年在北大西洋洋中脊附近發現“迷失之城”白煙囪，顛覆生物起源和演化的理論認知。2023年聯合國達成“國家管轄範圍以外區域海洋生物多樣性（marine biological diversity of areas beyond national jurisdiction，BBNJ）協定”，對於海洋生物與環境的協同發展提出了更高的要求，而其中最不清楚的就是深海及海底的“深部生物圈”。
隨着遙控技術和人工智能的發展，許多極端環境的探索已經可以由機器人代替。無人潛水器已經成爲深潛探索和工程服務的主力，通過纜繩連接的無人遙控潛水器（remotely operated vehicle，ROV），可以由科學家在船上操縱，開展爲時更長、效率更高、能量更大的深海探索；而水下自主航行器（autonomous underwater vehicle，AUV）不需要纜線，可長時間、大範圍在海洋內部作業。
經過多年努力，中國逐步提高自主國產水平，擁有了不同深度的載人深潛器，建成能潛入深海7000 m的“蛟龍號”、潛入深海4500 m的“深海勇士號”和萬米全水深的“奮鬥者號”等載人潛水器，發展了“潛龍”“探索”“海馬”“海鬥”“海燕”“海翼”等系列無人潛器，已形成譜系化、全海深的深潛作業能力。尤其是，“奮鬥者號”於2020年成功坐底馬裏亞納海溝，標誌着中國掌握了全海深載人深潛技術。2022年，中國主動發起“全球深淵深潛探索計劃”，已聯合新西蘭、俄羅斯、智利等多國科學家，系統探索了全球9條主要海溝，並於2025年在Nature報道了阿留申海溝9533 m深處極端繁盛的化能合成生命，刷新了人類對生命極限的認知，揭示了深淵化能生物代謝途徑和深淵適應機制的獨特性。在此基礎上，結合熱液、冷泉、海山冷水珊瑚3大底棲生態系統和海底下深部生物圈調查，有望在“十五五”期間進一步揭示深海及海底生物多樣性與環境的協同演化，提出應對BBNJ重構全球海洋秩序的“中國方案”。
當前，潛器作業在海底目標自主識別、智能路徑規劃、靈巧作業（尤其生物抓取）等方面自動化程度低，導致寶貴的海底作業時間大量消耗在搜尋和嘗試上。同時，單個潛器作業範圍和時間有限，而載人潛器與多種無人潛器（AUV/ROV）之間缺乏智能協同作業能力，無法形成“集羣作戰”優勢。因此，“智能”與“協同”能力不足制約了對廣闊海底的探測效率，已成爲將中國深潛“硬件優勢”轉化爲重大科學發現“產出優勢”的瓶頸。
3）深網觀測。
21世紀國際海洋科技發展最令人矚目的是海底觀測系統。將觀測平臺放至海底，將傳感器甚至分析儀器置於水裏，可以對海底以下深處到整個水層進行長期連續的實時原位觀測，不僅爲觀測地球過程開闢了全新的場景，而且也改變了人類與海洋的關係及海上國防安全的概念，標誌着海洋開發和研究的新階段。2009年，加拿大建成了第1個大型深海海底觀測網NEPTUNE−Canada，纜線長800 km；2015年，日本建成面對太平洋的海底海嘯觀測網S−net，纜線總長5700 km；2016年，美國建成了由近海、區域、全球3大海底觀測系統組成的“海洋觀測計劃”（Ocean Observatories Initiative，OOI）。
海底觀測從近岸網到區域網，已經進入全球網的新時代，不僅使海洋科學研究進入探索亞中尺度和湍流過程的新階段，還可以對海底火山噴發進行現場直播。
中國海底觀測系統的研發自21世紀初開始起步，以同濟大學東海小衢山海底觀測系統和中國科學院聲學研究所南海海底觀測網試驗系統等爲典型代表。
2017年，由同濟大學牽頭、中國科學院聲學研究所共建的“海底科學觀測網”國家重大科技基礎設施立項成立，包括東海海底觀測子網、南海海底觀測子網、監測與數據中心及配套工程。目前，“海底科學觀測網”的標誌性構築物——“同濟·海一號”東海多圈層觀測塔已於2023年建成，可搭載多種類、多數量的觀測設備，實現大氣圈、水圈和岩石圈的全方位、綜合性、長期實時的高分辨率立體觀測。“海底科學觀測網”預計於2026年建成並投入使用，將成爲總體水平國際一流、綜合指標國際先進的海底觀測研究設施，爲中國的海洋科學研究建立開放共享的重大平臺，並服務於海洋資源開發、海洋災害預測等多方面的綜合需求。
現有海底觀測網主要依賴預先鋪設的固定光電纜，如同在深海中建設了少數幾個“固定氣象站”，其建設維護成本極高，且一旦佈設便難以移動。面對廣袤、動態變化的深海，尤其是遠離岸基的深遠海及突發性海洋事件，現有“深網”往往鞭長莫及。因此，發展低成本、可快速布放與回收、能自主組網的深海智能微網，構建固定與移動相結合的深海微網體系，已成爲國際緊迫趨勢。此外，深海核心傳感器的長期穩定性、可靠性，以及如何高效處理、融合與挖掘觀測網產生的海量、多源、異構數據，從中實時提取科學知識與預警信息，都是橫亙在我們面前的現實難題。沒有智能、靈活、堅韌的“深網”，將限制人類對深海動態過程的認知。
2 再探南海
1）南海成果回望。
中國深海的科學探索起步晚、發展快，通過近20多年的努力使南海成爲深海研究的國際前沿。最爲突出的是國家自然科學基金委員會支持的“南海深海過程演變（2011—2018年）”重大研究計劃（南海深部計劃），中國科學家對此作出了突破性的貢獻。“十五五”期間有待再接再厲、乘勝追擊。
南海深部計劃下設50多個重點項目，全國有32個單位共計700多人次參加研究，爲期8年。“南海深部計劃”旨在從現代過程和地質記錄入手，構建邊緣海的生命史。若把南海當作麻雀來解剖，深海盆地的構造演變相當於骨架，深海沉積及古海洋學演變相當於肉，海水的生物地球化學相當於血，該計劃的科學目標就是在三者連接的高度上探索南海的生命史。
氣候演變的驅動機制，是地球歷史研究的基本問題之一。通過南海深海沉積的研究，發現了低緯區水、碳循環直接響應地球軌道變化的證據，揭示出氣候演變的“低緯過程”驅動機制，提出了低緯過程也能驅動全球氣候變化的新認識，質疑北極冰蓋決定一切的傳統觀點。大陸如何破裂形成海洋盆地，是地球動力學的根本性問題。通過洋陸過渡帶基底的探索，發現作爲西太平洋俯衝帶產生的邊緣海盆地，南海有着岩漿活動始終活躍、岩石圈破裂迅速等一系列特色，不同於歸屬超級大陸瓦解階段形成大西洋的“板內張裂”，質疑大西洋模式作爲海盆成因機制的普適性，據此提出海盆形成的“板緣張裂”新機制。通過深水錨系長期觀測和深潛技術的應用，發現了南海深海環流的氣旋式結構特徵，實現了深海沉積的等深流和濁流搬運的現場觀測，取得了微型生物碳泵和碳、氮耦合等生物地球化學方面的研究突破，顯示邊緣海所獨有的洋陸相互作用特質，構成海洋和地球科學領域的新視角、新方向。
2）南海研究展望。
南海深部計劃的3大發現（低緯驅動、板緣張裂、洋陸相互作用），有待在“十五五”期間進一步探索、論證假設，實現進一步的突破。氣候演變“低緯驅動”新假說近年來得到了低緯水循環的證據支持，但並不成熟。
一方面，需要拓寬時空概念，從暖室期和冰室期、從低緯到高緯整體上探討氣候變化模式；另一方面，需要拓寬氣候變化過程的內涵，將大陸地下水的水循環、到大洋溶解有機質的碳循環納入氣候模型，建立低緯過程驅動氣候變化的新模式，而南海和印度—西太平洋暖池將成爲建立新模式的試驗基地。“
板緣張裂”新機制的研究基地，應當是以南海爲核心的西太平洋邊緣海。這一系列邊緣海盆地的形成年齡由大陸向大洋變新，整體上反映出弧後擴張的總趨勢，應當是有成因聯繫的系統。而邊緣海深海盆對於洋陸相互作用和全球環境演變的影響，至今仍是研究中的缺口，屬於地球表層系統中有待回答的一個重大問題。
通過南海深部計劃，中國已經掌握了南海深部探索的主導權，不但使南海成爲中國深海研究的基地，也促成南海成爲世界深海研究程度最高的邊緣海。同時也必須意識到，迄今爲止，中國深海探索的重心侷限於南海北部，有待在新的10年裏發起新的大型計劃探索南部海盆。
作爲低緯區面積最大的大陸架，巽他陸架有着極其平緩的坡度，並隨全球海平面波動發生週期性的淹沒和暴露，是“海洋大陸”（maritime continent）的重要組成部分。大量數值模擬和計算認爲，海洋性大陸的大規模海陸格局變遷會通過改變海洋和大氣環流、硅酸鹽巖和碳酸鹽巖風化、有機碳埋藏等過程，影響全球碳循環和水循環，進而調控全球氣候演化。但是，上述一系列假說尚缺乏直接地質證據的檢驗。巽他陸架大洋鑽探是解開上述一系列科學問題的重要研究對象。
可以預期，中國必將組織更強的隊伍、以更大的投入推進南海深部研究，而且將與全球南方、“一帶一路”等倡議相呼應，加強國際合作，進而使南海成爲全球海洋科學的天然實驗室，使南海研究計劃成爲多學科、多系統科學合作的榜樣，同時將深海科學作爲推動南海國際合作、促進民間外交的新途徑。美國作家羅伯特·卡普蘭（Robert D. Kaplan）認爲現在中美的南海之爭，相當於百年前歐美的加勒比海之爭，能否在南海取得成功，將決定中國大國崛起的命運。因此，進一步確立中國在南海深海科學上的主導權，是國家海洋戰略的重要環節。
3 放眼大洋
中國的深海研究不再侷限於邊緣海，已經走向世界大洋，向全海深和全海域拓展和延伸，逐步建立深海科技隊伍、發起國際大科學計劃，並贏得國際聲譽。“十五五”期間將進軍全球各大深淵，促進從低緯到兩極的“太平洋−極地計劃（太極計劃）”，將深海和極地結合起來。
1）全海深：深淵計劃。
近年來，中國深海探索已經走向世界大洋，已建成全球最完整的深潛裝備矩陣，載人深潛器有“蛟龍號”“深海勇士號”“奮鬥者號”，無人深潛器包括“海鬥”“潛龍”“海馬”等系列，配套科考船“探索一號”“探索二號”“探索三號”和“深海一號”等形成移動基地。現如今，中國已攜手來自10個國家共100多位科學家通過200多潛次到達了馬裏亞納海溝、克馬德克海溝、普伊斯哥海溝等全球9條深淵深處，實現了從國際“跟跑”到“領跑”的跨越。
深淵指海洋中深度大於6000 m的海溝或斷裂帶區域，那裏壓力大、溫度低、黑暗無光、地震密集，是地球上的神祕之處。2022年，中國科學院啓動“全球深淵深潛探索計劃”，並於2025年獲批成爲聯合國“海洋十年”全球深淵探索計劃，重點解決深淵生命起源與演化、板塊俯衝與演化、深淵碳循環與全球變化等關鍵科學問題。
2022年，中國科學院深海科學與工程研究所聯合新西蘭國家水和大氣研究所組織實施了克馬德克海溝聯合科考，挺進南太平洋，這是中國首次與西方發達國家深潛合作，以中國科考船、載人深潛器爲作業平臺，開展系統性深淵科考作業。2024年，聯合印度尼西亞國家研究創新署組織爪哇海溝聯合科考航次，在爪哇海溝下潛22次，其中14次下潛超過6000 m水深，完成了東北印度洋的首次深淵探索；隨後又與俄羅斯聯合轉戰全球最高緯度、最低溫度、最大寬度的深淵海溝——西北太平洋千葉−堪察加、阿留申海溝，“奮鬥者號”全海深載人潛水器37 d完成31個潛次任務，其中7次下潛超過9000 m水深。2025年，中國領導國際科學家團隊，首次挑戰位於“魔鬼西風帶”的新西蘭普伊斯哥海溝，實現了人類首次下潛到該海溝最深處的壯舉，在惡劣海況下，爭分奪秒完成75 h內5次下潛，帶回大量珍貴樣本。
2）全海域：太極計劃。
隨着全球經濟和中國科技的發展，海洋科學正在從原來的近岸淺海型向深海大洋拓展，極地海域的研究正是這種拓展趨勢中的亮點所在。2025年7—10月，中國第15次北冰洋科學考察由“雪龍2號”“極地號”“深海一號”和“探索三號”4船共同開展，是中國自20世紀末開啓北極科考以來規模最大的一次。“奮鬥者號”與“蛟龍號”在北冰洋實現水下聯合作業，完成了雙潛器定位搜索、標誌物互換、水下運動拍攝，創新了中國雙潛器冰下海底協同作業模式，開創了世界載人深潛史上的新紀元。
中國科考隊在北冰洋下極其緩慢擴張的加克洋中脊進行深潛作業，憑藉着精湛的技術和頑強的意志，在29 d內完成了32個潛次，最大下潛深度達到5277 m，標誌着中國成爲目前世界上唯一在北極密集海冰區進行連續載人深潛的國家。這次北極科考將中國載人深潛從“全海深”拓展至“全海域”，贏得了國際聲譽。
從中國的地理位置和直接的國家利益出發，除南海以外的西太平洋是走向深海的必然選擇。因此，下一步要放眼整個太平洋，建議“十五五”期間設立從低緯到兩極的“太平洋−極地計劃（太極計劃）”，從西太平洋暖池向北通過白令海進入北冰洋，向南通過南大洋的太平洋段進入羅斯海，將深海和極地結合起來。海洋科學歷來以大西洋爲標準，從北大西洋深層水形成區到南極威德爾海，構成了有深部海水翻轉的經向環流，被認爲是地球上長期氣候變化的控制機制。
其實南大洋太平洋段的羅斯海擁有南極最大的冰架，是南極底層水又一個產地，同樣是研究南大洋的關鍵海域。2005年開始的南極地質鑽探計劃（Antarctic Drilling Project，ANDRILL），在羅斯海冰架和海冰上鑽探海底沉積層，在上部600 m地層中發現了500萬年來的38次冰期旋迴，直接記錄了西南極的冰蓋消長，發現西南極冰蓋曾經一度完全消融的“超級間冰期”。可見，羅斯海和南大洋太平洋段的探索，有着十分光明的前景。
氣候變化研究的新近進展，說明熱帶太平洋表層以下的海水受南極來水的嚴重影響，對於低緯區的生產力和碳循環都有重要作用，然而高、低緯區相互作用的國際研究大多集中在大西洋，難以回答太平洋的問題。因此，在西太平洋開展從暖池到南大洋的研究，必將能提供新的視角，爲中國在海洋學和氣候變化研究上作出國際貢獻開拓新領域。
4 深海資源
隨着全球海洋經濟的快速發展，深海資源逐漸成爲人類探索的新熱點。深海資源主要包括油氣資源、天然氣水合物、礦產資源和生物資源等。這些資源的開發，對於滿足人類的需要、推動經濟的發展具有重要意義。
深海是全球油氣產業最重要的發展領域，也是中國油氣能源增儲上產的重要領域。國際上一般將水深超過300 m海域的油氣資源定義爲深水油氣，1500 m水深乃至更深的稱爲超深水。數據顯示，全球超過70%的油氣資源蘊含在海洋中，其中40%來自深水區域，遠超常規油氣田的資源潛力，因此，深水油氣資源將成爲新一輪能源爭奪主陣地。國際上，深海油氣勘探開發起步於20世紀七八十年代，墨西哥灣、北海、西非、南美等全球主要深水海域均已建成規模性深水油氣田，且重大深水油氣發現持續不斷。
南海石油儲藏豐富，被譽爲“第二個波斯灣”，佔中國油氣總資源量的1/3，其中70%的儲量蘊藏於深海深水區域。中國已建成多個大型自營深水油氣田，“深海一號”的建成投產標誌着中國海洋石油勘探開發能力全面進入“超深水時代”，已經具備較爲成熟的1500 m深水油氣勘探開發能力。當前，中國深海油氣勘探開發尚處於起步階段，雖已在部分技術與裝備領域實現了局部突破，但在整體技術能力、技術水平方面尚處於跟跑階段。未來，中國深海油氣開發將向3000 m以深海域挺進，在超深水油氣勘探開發、鑽完井和海洋工程技術與裝備體系等方面面臨的難題，亟需在“十五五”期間攻關解決。
深海蘊藏天然氣水合物，俗稱“可燃冰”。國際上，美國在阿拉斯加北坡陸域凍土區開展了多次水合物試驗，並與日本在該區域合作開展陸域凍土帶天然氣水合物長期試採；日本在2013年和2017年完成2次海域試採後，2023年在志摩半島海域再次完成了短期開採試驗。加拿大、韓國、印度主要在開展相關基礎研究，通過鑽探等調查手段，查明各自資源稟賦。中國成功實施兩輪海域天然氣水合物試採，基本摸清中國南海海域水合物資源家底。
面對中國海域天然氣水合物產業化開發的需求和部署，目前還存在着支撐產業化開發的、單個較大儲量的天然氣水合物礦藏儲備不足，高產、穩產等產業化開發技術和低成本開發工藝尚未建立，產業化開發長期、高效的地質環境安全評估機制不成熟等關鍵技術問題，都亟需在“十五五”期間攻關解決。
深海具有種類豐富且資源量巨大的金屬礦產資源，是未來接替和補充陸地金屬礦產資源短缺的重要途徑。深海金屬礦產包括多金屬結核、富鈷結殼、多金屬硫化物和深海稀土4類，其富含Co、Ni、Mn、Cu、稀土元素（rare earth elements，REE），以及Mo、Te、Pt等關鍵戰略金屬，其中Co、Ni、Mn等資源量巨大，遠超陸地。
多金屬結核分佈在水下4000~5000 m深海平原的表面，其中錳結核發現得最早。但是，受限於開發技術條件和環境保護需要，錳結核一直沒有實現商業開採。
富鈷結殼呈層狀附着在海山的岩石表面，礦藏位置較淺、經濟價值高、儲量豐富。據估計，僅太平洋的鈷儲量就達5000萬t，相當於陸地儲量的7倍。但是，貼在岩石上的結殼只有幾釐米厚，開採起來並不容易。
多金屬硫化物分佈在深海熱液區，是塊狀的金屬硫化物礦；深海稀土富集於遠洋沉積物中，是近年來在深海盆地中發現的一種富含稀土元素的新型海底礦產資源，資源儲量巨大，尤其富集重稀土，重輕稀土比要高於中國南部的稀土礦，是未來重稀土資源開發利用的潛在礦區，目前，中國在深海稀土的開發利用方面還處於起步階段。近年來，隨着清潔能源技術快速發展，深海金屬礦產開採再度被提上日程，但是採礦可能帶來的環境問題尚未找到解決辦法。如何實現深海礦藏綠色開發，是“十五五”期間不可迴避的重要議題。
深海擁有全球最大的生態系統，是生命的起源地和生物資源的最大寶庫。深海生物資源的開發利用，須改換思路、另闢蹊徑，避免過度捕撈，轉而着重於海洋生物多樣性的開發。全球大洋大約有220萬種動物、10億種類型的微生物。探索發現，不但深海沉積物裏有細菌，海底玄武岩甚至下地殼裏也有微生物。這類生活在地下深處岩石孔隙裏的微生物分佈極廣，構成了地球上最底層的“深部生物圈”，是地球上最大的生態系統。深海生物具有各種各樣的“特殊功能”，有的能適應高溫高壓，有的能在還原缺氧環境下繁盛，提供這些特殊功能的基因是無價之寶，可能給人類帶來全新福祉。可見，基因資源是深海生物資源開發的全新方向，相關應用已經初見端倪，在生物製藥領域有較爲突出的潛力。
5 迎難而上
近年來，深海技術的不斷創新，深海科學的飛躍發展，爲人類進一步認識海洋、開發海洋創造了條件。“三深”將海洋科技推進到新時期的同時，也面臨越來越多的挑戰。
在大洋鑽探方面，日本投入8.5億美元巨資建造“地球號”鑽探船，2007年正式啓用服務於大洋鑽探時雄心勃勃計劃“打穿地殼”。然而，受困於經費與技術發展，2013—2024年，“地球號”一共只執行了5個大洋鑽探航次，處於半停頓狀態。同樣的困難經歷也發生在“深網”的發展過程中。
2009年底，加拿大NEPTUNE海底觀測網絡系統作爲世界上第1個基於電纜的海底觀測網絡竣工（設計壽命25年），設立了板塊構造過程與地震動力學、海底流體通量和天然氣水合物動力學、區域性海洋/氣候動力學及對海洋生物的影響、深海生態系統動力學等深海前沿科學問題，觀測對象包括海洋生物、天然氣水合物、沉積物、地震、熱液和火山等。然而，建成運行的加拿大NEPTUNE系統陷入了獲取數據種類和數量繁多，科學應用乏人的被動局面。
另一方面，數據共享機制尚未完善，各國出於科研競爭或國家安全考慮，仍有大量觀測數據未開放。此外，重大基礎設施建設計劃往往也會遇到意想不到的難題，探索深海常常遇到巨大的投資規模和技術難度。
當前，美、日、歐等國家和地區正加速推動“三深”技術的智能化融合與前沿科學佈局，中國的“三深”技術和裝備也必須向智能化發展，突破“深鑽、深潛、深網”能力提升的技術瓶頸，發展“深鑽、深潛、深網”聯合應用的技術裝備，拓展海底硬巖鑽探、潛器智能化和協同作業、可重部署的深海智能微網等全球領先的“中國技術”，具備鑽穿地殼“莫霍面”的能力，實現深海鑽探、原位實驗、連續觀測與協同作業，穩定獲得深海海底原位、長期、連續的現場觀測數據以及樣品材料，方能將中國的設施優勢徹底轉化爲創新優勢與發展優勢，最終實現從“裝備並跑”到“科學−技術全面引領”的歷史性突破。
面對新式重大計劃遇到的難題和困難，一方面，要採用大數據、人工智能（artificial intelligence，AI）等信息科學新技術。海底觀測網產生的數據具有海量、多源、異構的特點，傳統處理方法難以應對，海底觀測網通過集成大數據與AI技術，實現了從數據採集、處理到應用的全鏈條智能化升級，顯著提升了海洋監測的效率與精度。
另一方面，要發展配套技術。依靠鑽探單一手段解決科學問題的時代正在消逝，而與深網觀測、深潛探索相結合的“三深”技術，正在成爲未來大洋鑽探的新形式。例如，在鑽井中設置“海底井塞”（circulation obviation retrofit kit，CORK），對海底下的流體運動進行長期實時監測，甚至進行微生物培養實驗，就是大洋鑽探成功的案例。“三深”技術的聯合應用，有望突破“三深”手段各自的侷限性，充分發揮三大科學設施在地球系統科學研究上的作用。
深海科技研究的困難還來自項目內部，以及單位和系統之間的協調與合作。自然科學範圍極廣，研究工作的形式也極其多樣，深海探索永遠離不開團隊的合作，協同作戰至關重要。
簡單來講，深海探索涉及地質、生物、材料、機械、通信等多學科交叉，單一機構難以掌握全部核心技術。例如，載人深潛器需要高強度耐壓材料（材料科學）、精準操控系統（機械工程）、生命支持技術（生物醫學）的協同；又如，深海觀測網依賴水下傳感器（電子工程）、數據傳輸（通信技術）、能源供應（能源科學）的整合。南海深部計劃的成功，靠的就是協作，不同單位、不同學科，圍繞着同一個科學問題反覆探討、共同攻關。沒有科學與技術的結合，沒有生產部門、科研院所和高校的合作，沒有原先不相干專業的相互滲透，南海深部計劃不可能成功。
2025年北極深潛任務的成功，不僅驗證了中國載人潛水器和深潛作業母船在極地冰區的作業能力，更確立了中國在載人深潛技術領域的國際領先地位。該任務由自然資源部和中國科學院聯合組織，中國科學院深海科學與工程研究所牽頭實施，多家科研單位的通力合作，從項目立項到裝備研製，從人員培訓到任務執行，靠的也是協作。
深海科技的合作本質是“人類命運共同體”在海洋領域的實踐。從技術突破到資源治理，從科學發現到生態保護，唯有通過開放、包容、互信的協作，才能解鎖深海這一“地球最後邊疆”的潛力。
中國的海洋事業正在經歷着黃金時期，國內正值科教興國的高潮，國際恰逢世界經濟發展放慢，爲中國“彎道超車”提供了機遇。深海科技競爭，是一場關乎未來國運的國際競爭。“三深”技術作爲這場較量的核心裝備，其發展已進入決定成敗的關鍵賽點。只要全國協力同心挺進深海，過好華夏振興之路的“海洋關”，必將爲世界科學作出前所未有的歷史貢獻。
本文作者：翦知湣，俞恂，汪品先作者簡介：翦知湣，同濟大學海洋地質全國重點實驗室，教授，中國科學院院士，研究方向爲海洋地質學。
文章來 源 ： 翦知湣, 俞恂, 汪品先. 深海科技前沿探索與展望[J]. 科技導報, 2026, 44(3): 57−65 .
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