减少人类对化石燃料的依赖将需要数十亿公斤的金属：一台风力涡轮机可能包含超过一公吨的铜，而电动汽车电池则需要大量的钴、镍和锰。这些金属目前大多来自陆地矿山，往往以森林砍伐、水污染和侵犯人权为代价。但是，深海海底蕴藏的大量金属可能很快会提供另一种来源。
尽管公司几十年来一直关注这种可能性，但工程挑战和不利的经济因素使得工作一直处于勘探阶段。此外，还缺乏管理这个新兴行业的国际规则。但这种情况即将改变：联合国特许的国际海底管理局（ISA）一直在敲定在国际水域商业开采深海金属的法规。这些规则可能会在一年内出台。制定这些规则的内在张力在于平衡金属生产的经济利益与另一个考虑因素：环境破坏的可能性。
支持者表示，深海采矿可以避免陆地开采的一些弊端，并降低可再生技术的成本。但一些科学家警告说，鉴于我们对深海环境及其所支持的生命知之甚少，不应过快地从勘探转向开发。“我通常认为我们现在不可能客观地评估所有相关的风险，”夏威夷大学马诺阿分校的海洋生物学家杰夫·德拉岑说。“这是地球上描述最差的生态系统。”
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深渊诱人的奖品
对深海矿物的兴趣主要集中在一种特殊的资源上：多金属结核。这些土豆大小的矿藏富含锰、铜、钴和镍。它们经过数百万年的形成，溶解的金属沉淀在有机材料的核周围——通常是古代鲨鱼牙齿，德国不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所的海洋生物学家安捷·博蒂斯说。她说，这些结核散布在全球海底的许多区域。它们在从夏威夷延伸到墨西哥的广阔的海洋深渊平原（称为克拉里昂-克利珀顿区（CCZ））中尤其丰富。仅CCZ中的结核就含有比所有已知的陆地金属储量更多的镍和钴。
从它们的栖息地（通常在水面以下三公里以上）回收这些结核仍然是一种理论上的提议，尽管大多数计划都遵循类似的蓝图：首先，倾卸卡车大小的收集车辆会在海底搜寻含有结核的沉积物。然后，一根垂直的“立管”会将这些物质输送到配备分拣设施的船只上，这些设施将挑出有价值的结核，并将不需要的沉积物冲回海洋。
但是，这种采矿方法必然会扰乱海洋环境，改变科学家仍在努力了解的深海生态系统。在 2016 年发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究人员在 CCZ 的结核床中发现了七个新物种（包括代表新属的四个）。“那里有数百万尚未被描述的物种，”斯克里普斯海洋研究所的海洋生物学家丽莎·莱文说，她没有参与这项研究。
未知的代价
即使研究人员正在拼凑这些生态系统的基本知识，最近的研究也试图了解采矿可能如何影响它们。博蒂斯和她的同事于今年四月在《科学进展》上发表的研究表明，收集车辆会对海底产生长期性的物理和生物影响。她的团队重访了秘鲁盆地的一个地点，1989 年，研究人员通过用船只拖曳的刀片式犁在海底切割轨迹来模拟收集车辆的影响。几十年后，犁的轨迹仍然清晰可见。博蒂斯说，最初，“我们非常震惊”。但她解释说，在深海的稳定环境中——水流微弱，沉积物沉降到海底的速度很慢——一个区域的恢复时间要比在较浅的水域或陆地上长得多。在旧的车辆轨迹中，微生物比附近未耕作的区域少 30%。蠕虫和海参等动物也较少。“你有如此压实的沉积物，以至于没有人能再进入，”博蒂斯说。“我们的实验确实表明，这种物理过程将阻止动物和微生物返回并重新栖息那个栖息地。”
采矿的影响可能会远远超出海底。分拣船只冲回水中的沉积物羽流被比作伸出海洋阳光照射层下方的倒立烟囱。科学家估计，一个结核采矿作业每天可以释放 50,000 立方米的含沉积物的水——足以装满 10 个固特异飞艇。但麻省理工学院的机械工程师托马斯·皮科克使用计算机模型和现场试验研究羽流行为，他发现湍流会稀释羽流，迅速将沉积物浓度降低至接近背景水平。
尽管如此，即使沉积物浓度略有增加，也可能伤害深海居民，如浮游生物和水母，它们是在几乎没有沉积物的栖息地中进化而来的，德拉岑说。这些生物中的许多是通过过滤水中的微小有机颗粒来进食的。如果被困在沉积物羽流中，“他们将需要筛选大量的泥浆，”他说。“这可能会堵塞它们的过滤装置，或者可能使它们难以从坏的物质中选择好的物质。”
在 6 月份发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇同行评审的意见论文中，德拉岑和十几位合著者强调了这一点以及采矿对深海水域造成的其他风险。作者还警告说，这种做法可能会中断动物的交流：从立管中向上震动的沉积物产生的噪声污染可能会干扰鲸鱼和其他鲸类的声音信号，而沉积物羽流可能会使鱿鱼和水母等生物在深海黑暗中使用的生物发光信号变得模糊。“动物只是在闪烁，”德拉岑说。驾驶潜艇穿过它们“就像坠入星空”。
如何进行
虽然德拉岑和其他人已经确定了采矿可能对深海生物造成的一些类型的危害，但他们还无法确定可能会造成多少损害：可用的信息仍然很少，而且该行业还处于早期阶段。这种不确定性导致许多科学家采取预防措施。伦敦自然历史博物馆的海洋生物学家迪瓦·阿蒙说，陆地采矿的弊端并不能证明一头扎进海底是合理的。“我们基本上会在一个我们还不了解的生态系统中造成破坏，”她说。诸如非营利组织国际保护协会之类的团体呼吁暂停深海采矿 10 年，以便让科学家和政策制定者有更多时间来研究潜在的环境危害。
但是，其他人则认为新兴产业是一种道义上的必然，因为金属在全球变暖所需的再生能源技术中起着至关重要的作用——以及与现有采矿实践相关的环境和社会成本。“我开始研究陆地采矿的足迹，它太可怕了，”深绿公司（一家在 CCZ 拥有勘探协议的采矿公司）的首席海洋科学家格雷戈里·斯通说。他指出，有时会对工人造成致命的健康影响以及童工违法行为，这两者通常与钴等矿物的陆地采矿有关。斯通认为，通过深海采矿，“对地球系统的破坏会少得多”。他补充说，在商业开采之前进行多年的环境评估——ISA 可以在其最终法规中要求这样做——可以帮助最大限度地减少损害。例如，可以通过将环境最敏感的区域排除在采矿范围之外来实现。
ISA 正在使用 CCZ 中不断增长的科学研究成果，“以确定在制定有史以来第一个深海采矿开发规范时，需要采取的最佳措施来保护海洋环境”，其秘书长迈克尔·洛奇在一份书面声明中表示。他说，如果所有 168 个 ISA 成员（167 个国家加上欧盟）都同意这些法规，它们将被采纳。今年夏天，由于 COVID-19 大流行，该组织的年度大会被推迟，但法规可能会在明年通过。洛奇没有详细说明针对研究人员迄今为止确定的每种潜在环境危害可能采取的监管方法。但他表示，采矿规范“将纳入具体规定，以确保有效保护海洋环境和海洋生物多样性的保护、人类健康和安全以及公平分享财政和其他经济利益”。*
来自所有部门（行业、学术界和保护界）的科学家都在密切关注 ISA 的工作。博蒂斯说，近年来，ISA 召开了关于保护从细菌到章鱼等生物的讨论。“（监管）系统在生态方面变得比 20 年前更加友好和关注，”她说。包括一个名为“深海管理倡议”的国际网络在内的博蒂斯和其他人，提供了专家意见，以帮助确保充分的环境预防措施。“在起草法规的过程中，已经取得了巨大的进步，”与该网络合作的阿蒙说。“但还有很多工作要做。”
莱文对此表示赞同，并提出了最终的 ISA 规则手册中有多少将包含可强制执行的指令——而不是仅仅是建议的问题。“许多环境组成部分现在只是指导，”她说。莱文没有直接呼吁暂停，但表示她不完全相信有进行深海采矿的必要；她不认为它会简单地取代陆地作业。“它几乎肯定会增加[它们]，”莱文说。她还指出，未来对金属回收和产品寿命的改进可以减少对新的原生金属来源的需求。“我的首要问题是‘我们真的需要来自海底的矿物吗？’”莱文说。
*编者注（2020 年 9 月 1 日）：此段在发布后进行了修订，以添加关于 ISA 的采矿规范预计将解决特定潜在环境危害的更新。