B来自黑色海洋深渊的奇异生物，保存在玻璃罐中，排列在伦敦自然历史博物馆深海生物学家 Adrian Glover 实验室的层层架子上。其中有一种幽灵般的白色动物，奇特而优雅，形状像一朵带有玻璃茎的装饰花，是从太平洋底部五公里深处取回的。格洛弗收集的物种中有百分之九十是人类以前从未见过的。
格洛弗参与了一项国际努力，旨在发现生活在太平洋海底一个偏远地区（称为克拉里昂-克利珀顿区）的生物。 CCZ 是一个广阔的深海平原，略大于欧盟，位于墨西哥和夏威夷之间，点缀着岩石露头和海山。它是我们星球上最原始、最少被探索的地区之一——并且可能很快就会迎来世界上的首次深海采矿作业。
数万亿个被称为多金属结核的黑色、马铃薯大小的岩石散落在 CCZ 海底。这些结核含有有价值的金属，包括电动汽车所需的钴、铜和镍；对清洁能源技术至关重要的稀土元素；以及少量电池需求量很大的锂。调查人员预计，整个 CCZ 的总吨位将非常可观，在某些情况下甚至高于目前陆地开采的来源。
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格洛弗递给我一块结核，它看起来和摸起来都像一块小煤块，冰冷而没有生命。仔细观察，我可以看到有孔虫的微弱痕迹，有孔虫是海洋食物网的基础单细胞生物，曾经覆盖着它的表面。每个结核都始于一个小碎片，也许是鲨鱼的牙齿或一块贝壳。经过很长一段时间，金属缓慢聚集并在该节点周围形成不断扩大的外壳，每百万年仅增长一到十厘米。我手中的标本大约需要 1000 万年才能形成。
在柔软的 CCZ 海底，结核为从微生物到海绵等微小生物提供了坚硬的附着表面——在严酷的栖息地中提供生命支持的基质。水温可能达到零摄氏度，几乎没有光线，压力可能超过 1,000 巴，相当于几头大象站在你的大脚趾上。微小的生命吸引了其他动物；例如，章鱼在海绵中产卵。随着时间的推移，独特的群落在布满结核的海底形成。
CCZ 中的生命并不丰富，但确实具有高度多样性。格洛弗说，结核“是数百种，甚至数千种我们知之甚少的物种的家园”。 “它们是否会在盘子里提供食物，或者阻止气候变化，或者成为下一种癌症的治疗方法，我们还不能说。尽管我们可以进行研究来找出答案。”
一种名为海百合或海百合的动物栖息在太平洋中部克拉里昂-克利珀顿区海底 4,800 米深处，该区域是采矿的目标区域。图片来源： Vincent Fournier
并非所有人都想等待更多的发现。一家总部位于温哥华的初创公司“金属公司”(TMC) 正与太平洋岛国瑙鲁合作，推动于 2024 年开始在 CCZ 进行采矿。大型机器将刮擦海底，捞起结核，同时扬起沉积物云，可能通过清除栖息地和物种并改变生态系统，对深海造成大规模破坏。
TMC 是否继续推进其计划取决于国际海底管理局 (ISA)，该机构是联合国附属机构，负责在国际水域促进深海采矿，同时保护深海免受损害。 ISA 尚未最终确定其采矿规范，因此 TMC 等深海矿业公司没有关于如何运营的指导方针。[编者注（2023 年 8 月 15 日）：国际海底管理局于 7 月下旬宣布，在最终确定其采矿法规之前，不会颁发任何深海采矿开采许可证，并表示这些法规可能要到 2025 年才能完成。]
关于潜在的环境破坏，以及关于太平洋这个偏远地区存在什么生物以及该地区可能如何为海洋健康做出贡献，仍然存在重大未知数。鉴于 ISA 的冲突性授权，许多专家担心，由于行业压力，它会过早地为商业开采开绿灯。
担心的不仅仅是环保主义者；希望获得结核中矿物的政府甚至公司也已表明反对在国际水域采矿的立场，至少在深海采矿的潜在影响得到充分评估之前是这样。越来越多的声音包括法国、德国和智利；宝马和谷歌；以及 700 多名专家。格洛弗等科学家正在争先恐后地收集数据，在许多情况下，这些数据由包括 TMC 在内的承包商资助，他们需要这些数据才能获得采矿批准。“急于了解这个地方与我们可能会失去它的事实有关，”加州大学圣巴巴拉分校的深海生物学家 Diva Amon 说。
图片来源：Jo Hannah Asetre；来源：Kira Mizell、James R. Hein、Manda Au 和 Amy Gartman 在 Rahul Sharma 编辑的《深海采矿展望》中发表的“基于区域差异和结核遗传类型的全球海洋深海锰结核和铁锰结壳中金属含量的估算”。施普林格出版社，2022 年（参考文献）
沉没的宝藏
TMC 首席执行官 Gerard Barron 将多金属结核描述为“岩石中的电池”。这位自信的勘探者表示，深海采矿是世界摆脱化石燃料的难得机会。他的公司已获得在 CCZ 的几个大片区域勘探矿产的权利——他声称，这些金属足以驱动 2.8 亿辆电动汽车，相当于整个美国汽车车队。勘探者指出，深海采矿可能是合乎道德的矿产开采的开始：消除与某些国家陆地矿山相关的童工现象，通过深海利润分享为发展中国家提供收入，并留下比陆地采矿更好的环境遗产。
迄今为止，还没有人在商业上勘探过深海，但勘探工作正在国家和国际水域进行。例如，挪威最近提议开放其大陆架进行采矿。负责管理国际海底的 ISA 已向潜在的矿业公司授予 30 份勘探合同，覆盖海底 140 万平方公里。其中，17 份合同用于 CCZ 的地点；每块地块面积约为 75,000 平方公里，大致相当于爱尔兰的大小。其他合同涵盖西太平洋和印度洋的结核，以及大西洋和印度洋热液喷口处的大量硫化物矿床，以及太平洋各个地点海山侧翼和山顶的钴结壳。
TMC 与赞助国瑙鲁、汤加和基里巴斯合作，签订了勘探 CCZ 三个地块结核的合同。 2021 年 6 月，TMC 和瑙鲁通过一家名为瑙鲁海洋资源公司 (NORI) 的合资企业，援引了一项名为“两年规则”的神秘 ISA 法规，该法规规定 ISA 必须允许采矿在两年内进行，无论是否制定了采矿规范。从理论上讲，TMC 本可以在 7 月开始商业开采。
2022 年 11 月，该公司完成了首次试验；在 228 米长的采矿船“Hidden Gem”号上，巴伦的团队从海面下 4.3 公里的地方吊起了 3,000 多吨结核，证明该公司已准备就绪并配备齐全，可以开始商业作业。
TMC 很有可能是深海采矿竞赛的领跑者，因为它是唯一一家援引“两年规则”的承包商。巴伦计划于 2024 年开始。该公司从鹦鹉螺矿产公司的灰烬中崛起，鹦鹉螺矿产公司是一家加拿大初创公司，由地质学家兼巴伦的朋友 David Heydon 领导，后者随后创立了 DeepGreen，后来更名为 TMC。巴伦是鹦鹉螺矿产公司的早期投资者之一。鹦鹉螺矿产公司打算从巴布亚新几内亚领海的热液喷口中开采矿物，这些喷口通常充满奇异的生命。这家初创公司开发并测试了三台大型采矿机器，每台机器都有一台联合收割机那么大，重约六公吨，很快就成为工业可能对海底造成的破坏的象征。由于在获得船舶以及缺乏投资方面遇到问题，该公司于 2019 年清算。
巴伦在鹦鹉螺矿产公司破产前脱身，他将自己定位为绿色矿工。这位 56 岁的澳大利亚人表现出硅谷科技巨头的随意自在：浓密的胡须、蓬乱的头发、牛仔裤和白色 T 恤。他还穿着一件战斗风格的夹克，里面装着一个垒球大小的多金属结核——这是他宣传时的便携式道具。当谈到他公司的计划时，巴伦流露出自信和冷静的乐观态度。“我认为重要的是要记住，我们这样做是因为世界都认为我们应该摆脱化石燃料，”他在最近我们在伦敦西部一家咖啡馆见面时告诉我。“这种转型将非常非常依赖金属。”
勘探者认为，如果没有深海采矿，世界将耗尽绿色技术所需的有价值的金属。世界银行表示，我们需要超过 30 亿（非公制）吨矿物和金属，才能部署避免全球变暖 2 摄氏度所需的风能、太阳能和地热能。一些估计预测，CCZ 中广泛用于充电电池的钴和用于电动汽车电池和可再生能源存储的镍的储量明显大于陆地上剩余的储量，尽管很难估计深渊中资源的真实范围，尤其是那些容易回收的资源。
并非所有人都相信迫在眉睫的短缺——或者即使发生短缺，深海采矿也是唯一的解决方案。可持续未来研究所表示，全球向 100% 可再生能源的过渡可以通过陆地储量来满足。“城市采矿”——从我们废弃的计算机、手机、平板电脑和其他电子产品中回收金属——也可以大大扩大规模。世界电子垃圾的回收率不到 20%，安全处置是一个快速增长的问题。此外，未来对某些金属（如钴和锂）的需求可能不如预期那么高；特斯拉现在在其一半的新车中使用不含钴的电池。制造商也在探索锂电池的替代品。
沉积物掩埋
如果 17 份 CCZ 勘探合同都进展到开采阶段，那么在十年内，多家运营商可能会在海底疏浚结核。包括 TMC 在内的大多数运营商将使用收割机在黑暗的海底采矿。典型的收割机配备了类似于军用坦克的双履带，因此它可以爬过海底沉积物。收割机吸起结核，在行进过程中扬起细粉砂云，并通过称为立管的管道将其输送到水面船只。平均而言，一台收割机每小时可从 CCZ 海底收集约 400 公吨结核；即每周 67,000 公吨。一台机器在 30 年的标准合同期内，可以剥离 10,000 平方公里（3,900 平方英里）的海床。
一些混乱是肯定的。荷兰皇家海洋研究所的研究科学家 Sabine Gollner 说，考虑到结核生长所需的时间非常长，以及它们作为海洋生物基质的作用，“非常清楚的是，如果你移走结核，生态系统将在数百万年内转变为不同的状态”。
当大型机器爬行时，它们会在水中悬浮大量细小的沉积物，这些沉积物可能会沉降到数十公里之外。科学家们几乎没有证据表明其影响可能是什么，但羽流可能会使海葵和海绵等固着生物窒息是可能的。巴伦引用了麻省理工学院 (Massachusetts Institute of Technology) 领导的 2022 年的一项研究，该研究发现，采矿车辆扬起的沉积物羽流并没有像人们想象的那样广泛扩散。但这来自一个原型收集器的实验试验，该收集器的大小约为实际机器的三分之一。
粘在结核上的沉积物与结核一起被吸到水面船只上。在船上，结核将被清洗干净，然后运往岸上设施进行加工，废物沉积物将通过另一根长管道泵回海洋。为了节省开支，大多数承包商计划在海床上方约 1,000 米处释放这种“脱水羽流”。这种沉积物雨可能会通过干扰水母等中层游泳者的视觉交流线索或它们从水中过滤食物的能力，从而给它们带来问题。它还可能堵塞在那里觅食的商业物种（如鱼和虾）的鳃，这些物种会被金枪鱼和旗鱼等更大的物种吃掉。
巴伦对环境问题的回应是，陆地采矿会造成广泛的生态破坏，并且在某些地方涉及滥用人力的现象。他指出，世界赤道雨林（特别是印度尼西亚和菲律宾）的镍矿开采量不断增长，研究表明，这严重损害了那里的生态系统。他认为，“你不能只关注一种[环境]情况，而不关注另一种情况。”
薄弱的科学
根据 ISA 规则，承包商最多有 15 年的时间来勘探其权利主张区域。他们必须对结核和环境进行“基线调查”（包括栖息地和那里生物的详细信息），并将其作为开采申请的一部分提交给 ISA 的法律和技术委员会。但是，调查中包含的数据类型和数量由承包商根据 ISA 指南决定，委员会仍在讨论哪些数据可能是可接受的。
图片来源：Jen Christiansen；来源：Kira Mizell、James R. Hein、Manda Au 和 Amy Gartman 在 Rahul Sharma 编辑的《深海采矿展望》中发表的“基于区域差异和结核遗传类型的全球海洋深海锰结核和铁锰结壳中金属含量的估算”。施普林格出版社，2022 年（结核数据）；美国地质调查局“2022 年关键矿产最终清单”（参考文献）
一些不信任源于 ISA 从未拒绝过勘探申请，即使是在国际自然保护组织推荐为海洋保护区的地区也是如此。一个特别有争议的案例是 2018 年授予波兰的一份合同，用于勘探大西洋中部的一个广阔地点，该地点毗邻且部分位于失落之城热液区——地球上发现的最极端环境之一，科学家们希望该区域能够被考虑列入世界遗产名录。
来自特立尼达的生物学家 Diva Amon 是 ISA 最直言不讳的批评者之一。她说，该机构对承包商的要求太薄弱了。阿蒙在夏威夷大学的第一份博士后研究职位将她带到了 CCZ，在那里，她像格洛弗一样，正在从一个以采矿为目标的地点收集生物数据，在她的案例中，是由英国海底资源公司（当时是军火巨头洛克希德·马丁公司的子公司）收集的。 2017 年，阿蒙创立了 SpeSeas——一个致力于提高海洋意识的非营利组织——并于 2020 年被评为国家地理新兴探险家。她与威尔·史密斯一起出演了这位演员的纪录片系列《欢迎来到地球》。现在在加州大学圣巴巴拉分校，阿蒙专注于了解深海，包括 CCZ；她不再为承包商收集数据。
阿蒙说，“理解科学和利用科学之间存在根本区别”——这是她在两种情况下工作中学到的。她说，利用科学通常会变成“打勾练习”——只做满足清单所需的事情。阿蒙说，问题在于“并非所有承包商都在进行高质量的科学研究。并非所有承包商都在进行大量的科学研究。并非所有承包商都在使其科学研究易于访问。”过去七年来一直担任 ISA 法律和技术委员会顾问的生物学家马尔科姆·克拉克对此表示赞同。
TMC 已对其三个 CCZ 地点之一（称为 NORI-D）进行了多次基线调查，收集了有关结核的密度和位置以及该区域的栖息地和生物学的数据。 2023 年 3 月，它向 ISA 提交了第一批数据，称计划在 2023 年 8 月之前提交剩余数据。阿蒙声称这些信息不足。“了解一个地方——尤其是你从未去过的地方——很大程度上是要了解[长期]时间内的变化，”她说。
Renee Grogan 与 Amon 一样对 ISA 有些失望。她是 Impossible Metals 的联合创始人兼首席可持续发展官，Impossible Metals 是一家初创公司，该公司正在推广一种她称之为侵入性较小的开采方法——使用一支自主机器人舰队从海底单独拾取结核，而不是吸走机器路径中的所有东西。 Grogan 说，ISA 应该迫使承包商提高透明度，Grogan 之前曾在鹦鹉螺矿产公司从事可持续发展工作。她说，要实现这一目标，需要“有骨气的监管机构”。
对 ISA 监管和促进采矿的冲突性授权的另一个担忧是，ISA 建议但不要求承包商对其运营的潜在有害影响进行小规模测试。克拉克说，如果没有获得许可的保证，很少有承包商能够承担财务风险。他说，“进入测试性采矿将大大增加承包商可能需要做的工作的复杂性和费用。”他承认，对于采矿可能产生的影响知之甚少。“这显然是一个非常大的问题，因为当您开始从数百[公吨]吨资源开采转向数千甚至数百万吨更大面积的开采时。”
巴伦声称，结核采矿可能对海洋生物产生再生作用。“我们现在发现的是，实际上，当你扰乱一个区域时，它会产生更大的吸引力……让生物体重新回来，”他说。“一旦我们开始收集结核，该区域就会立即开始很好地恢复。”在没有进行采矿的情况下，很难证实这种说法。巴伦提到的一个 2022 年的项目涉及几个采矿研究地点，仅研究了有孔虫，发现无论采矿还是未采矿，地点之间都没有统计学上的差异。当被询问时，TMC 以书面形式回应称，“进一步研究实际收集系统测试（例如 NORI 正在进行的测试）的影响[是]至关重要的。”
缺失数据
2022 年 3 月，阿蒙与 30 位其他科学家一起领导了一项审查，以确定管理采矿作业所需的信息类别，包括生活在那里的动物如何随时间和空间变化以及它们彼此之间的关系，以及噪音和光污染、沉积物羽流和有毒金属的释放。一个问题是承包商或监管机构是否制定了有效的管理计划：如果产生不利影响，那么减轻后果是谁的工作？该研究的结论是，对于 CCZ，可持续管理采矿作业的充分数据仅存在于 15% 的类别中。专家们写道，填补知识空白将是一项“艰巨的任务”，可能需要十年或更长时间。 30 位作者中有 10 位支持暂停。
一个尚未解答的问题是采矿将如何影响水柱中的生命。夏威夷大学的生物学家 Jeff Drazen 担心这个问题被忽视了，TMC 已聘请他收集 CCZ 的生物数据。“尽管许多科学家希望监测[中层]生物学，但我们没有被要求这样做。因此，这种情况仍然没有发生，”他说，并指出承包商没有要求这样做。 Drazen 说，当 TMC 在 NORI-D 测试其采矿设备时，船上没有能力观察对中层生物的影响。
图片来源：Violet Isabelle Frances 为 Bryan Christie Design 制作；来源：Benjamin Gillard 的“迈向深海采矿——克拉里昂-克利珀顿断裂带采矿活动对底栖浮游耦合的影响”。博士论文，雅各布大学； 2019 年 11 月（参考文献）
另一个悬而未决的问题是采矿是否会影响孤立种群的生存。例如，维持深海多样性的一种策略可能是耙开被完整条带分隔开的长条海底。但是，新隔离的种群能够生存吗？
巴伦说，阿蒙的审查存在缺陷，声称它仅包括精选专家的观点和数据，并排除了承包商数据，他说这些数据表明采矿的影响可能远小于以前担心的那样。阿蒙在回复中说，承包商数据大多从 DeepData 中丢失，DeepData 是 ISA 用于存储信息的平台。“可能确实有更多的数据在那里。但它们无法以有意义的方式供任何利益相关者访问，”缅因州比格罗海洋科学实验室的海洋生物学家 Beth Orcutt 说。
根据 ISA 的说法，已完成 100 多项 CCZ 调查。其中只有 24 项的数据存储在 DeepData 上。伦敦自然历史博物馆的数据管理员 Muriel Rabone 最近领导的一项研究发现，存储在该平台上的生物信息存在问题，包括记录重复和物种误判。拉本已向 ISA 传达了她的担忧，并表示监管机构正在努力解决这些问题。拉本说，在进行更正之前，分析数据的专家可能会得出错误的结论。
信任
巴伦仍然对外乐观地认为采矿将很快开始，尽管过去几个月对 TMC 来说很艰难。今年 3 月，拥有 160 个成员国的国际自然保护联盟敦促 ISA 成员国支持暂停深海采矿。 5 月，航运公司马士基（自巴伦于 2017 年成为首席执行官以来一直是 TMC 的投资者）宣布正在撤资，但未详细说明原因。 TMC 的股价近几个月来一直动荡不定。尽管如此，既然“两年规则”的禁运日期已过，只要没有 ISA 成员国表示需要等待这些指导方针的否决，TMC 就可以在 ISA 尚未最终确定其法规的情况下开始采矿。
来自克拉里昂-克利珀顿海底的生物包括（从左到右）一只海参（紫色）、另一只海参（白色）、一只玻璃海绵、一只海星和一只海葵。图片来源： Vincent Fournier
科学家们希望，为理解海洋深渊所做的努力将促成明智的决定。奥卡特说，“必须达到一定程度的信任，即[承包商]正在正确地做事并正确地报告。” “深海采矿很大程度上将依赖于信任，因为没有人可以去那里观看他们在做什么。”对于 ISA 来说，一个关键的考虑因素将是决定多少关于危害的证据才足够。“这本质上是一个决定人们愿意接受什么程度的风险，”格洛弗说。“我们永远无法回答所有问题。”
采矿业的更大未来将很大程度上取决于 ISA 如何在争先恐后地勘探海底的过程中最终确定其规则手册。 ISA 有一个难得的机会在行业开始之前对其进行监管。