科学家在深海发现“可饮用的淡水”，为缺水世界带来希望

在地球遥远的过去，随着冰川消融、海平面上升，如今美国东北部沿岸的冰原景观逐渐变成了海洋景观。近50年前，一艘美国政府船只在该地区勘探矿物和碳氢化合物时，曾钻探海床以寻找资源。

出乎意料的是，它在咸涩的深海之下发现了可饮用的淡水。

今年夏天，一项开创性的全球研究考察行动跟进这一意外发现。在科德角附近海域的咸水之下钻探淡水，501号考察队从目前被认为是一个巨大的、隐藏的地下蓄水层中提取了数千份样本，该蓄水层据信从新泽西州向北一直延伸至缅因州。

2025年7月19日星期六，北大西洋，作为钻探淡水的全球研究考察队501号远征队基地的罗伯号升降式平台后方日落景象。

考察队联合首席科学家布兰登·杜根表示，这仅仅是全球已知存在于近岸浅海区的众多“秘密淡水”储藏地之一，未来某天或可被开采以缓解地球日益加剧的缺水困境。

“我们需要寻找一切可能性，为社会找到更多水源，”杜根告诉记者。这位科罗拉多矿业大学的地球物理学家和水文学家说，研究团队探索的是“地球上你大概最不会去寻找淡水的最后一个地方”。

他们找到了淡水，并将在未来几个月内将近5万升的样本运回世界各地的实验室进行分析。他们旨在解开其起源之谜——这些水是来自冰川，还是与陆地上的地下水系统相连，或是某种组合。

其潜力是巨大的。但将水提取出来所面临的障碍也同样巨大，包括厘清其所有权、使用权，以及如何在不过度损害自然的情况下进行开采。即使可行，要大规模将这些水输送上岸供公众使用，也必然需要数年时间。

2025年7月20日星期日，北大西洋，501号考察队的研究人员，包括联合首席科学家布兰登·杜根，在罗伯号升降式平台上将岩芯运往冷藏容器。

为何要尝试？联合国表示，仅在未来五年内，全球淡水需求将超过供应量的40%。气候变暖导致海平面上升，正使沿海淡水水源盐化，同时为人工智能和云计算提供动力的数据中心正以难以满足的速度消耗着水资源。

那句著名的古老水手哀歌“水啊，水，四处都是水，却没有一滴能喝”，不仅是对航海者的警示，也同样适用于陆地上的人们。

仅在弗吉尼亚州，该州生产的全部电力中有四分之一用于数据中心，预计这一比例将在五年内翻倍。据一些估计，一个中型数据中心的耗水量相当于1000户家庭。五大湖区的各州都经历过地下水短缺。

2025年7月20日星期日，北大西洋，501号考察队进行绳索取芯钻探作业期间，残余的水从罗伯号升降式平台上的钻机中涌出。

南非开普敦在2018年一场持续三年的特大干旱期间，其近500万人口曾濒临淡水耗尽的风险。南非也被认为拥有丰富的近海海底淡水宝藏，并且至少有轶事证据表明每个大陆可能都有类似资源。

加拿大的爱德华王子岛、夏威夷和印度尼西亚的雅加达等地，都是淡水供应紧张与潜在的海底含水层并存的地方。

于是，501号考察队应运而生。这是一项耗资2500万美元的科学合作项目，由十多个国家参与，得到了美国政府国家科学基金会和欧洲大洋钻探研究联盟的支持（其美国资金是在特朗普政府寻求预算削减之前获得的）。

科学家们在项目启动时认为，他们正在取样的海底含水层可能足以满足像纽约市这样规模的大都市800年的用水需求。他们在海床以下比预期更深和更浅的地层都发现了淡水或接近淡水，这表明其储量可能比预想的还要大。

他们在海上的工作持续了三个月，以罗伯号升降式平台为基地。这艘远洋船只抵达作业点后，会将三根巨大的支柱降至海床，然后“蹲坐”在波浪之上。通常它用于服务海上石油站点和风电场。但这次“钻探至上”的任务有所不同。

“众所周知，这种现象在这里和世界其他地方都存在，”501号考察队项目经理杰兹·埃弗里斯特谈到海底淡水时说。他是一位来自苏格兰爱丁堡英国地质调查局的科学家。“但过去从未有任何研究项目直接调查过这个课题。”

2025年7月19日星期六，北大西洋，501号考察队成员从罗伯号升降式平台上俯瞰正在靠近的船员运输船“加斯皮号”。

2025年7月19日星期六，北大西洋，在一次501号考察队人员和物资转运期间，一个补给集装箱正从船员运输船“加斯皮号”吊运至罗伯号升降式平台。

2025年7月19日星期六，北大西洋，501号考察队成员乘坐比利·皮尤吊篮从罗伯号升降式平台降落到船员运输船“加斯皮号”上。

他的意思是，此前全球范围内还没有人系统地在海床上进行钻探以寻找淡水。501号考察队确实是开创性的——它钻入海底以下的地层深度达近400米。

但此次行动是建立在2015年一个研究项目的基础之上的，该项目使用电磁技术远程绘制了一个含水层的轮廓，并粗略估算了其下方水的盐度。

那次由伍兹霍尔海洋研究所和哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站执行的考察报告称，在该区域发现了“大规模近海含水层系统”的证据，其规模可能与美国最大的奥加拉拉含水层相媲美，后者为美国大平原地区八个州的部分地区供水。

1976年的两项进展激发了寻找海底淡水的兴趣。

在南塔克特岛中部，美国地质调查局钻了一个试验井，以探查地下水的深度。它从极深的地层提取出了淡水，这使科学家们怀疑这些水是否来自海洋，而非天空。

同年，该联邦机构在“格洛玛·康塞普西翁号”钻探船上进行了为期60天的考察，沿着从乔治亚州到新英格兰外乔治浅滩的大片大陆架区域进行。它钻取了岩芯，以寻找海床下的资源，如甲烷。

结果在一个又一个钻孔中发现了数量惊人的淡水或淡化水。

这为半个世纪后的寻水者们开展工作奠定了基础。

5月19日，在罗伯号抵达三个钻探点中的第一个后不久，从海床下提取的样本显示盐度仅为千分之四。这远低于海洋平均千分之三十五的盐含量，但仍比美国低于千分之一的淡水标准要咸。

“千分之四是一个‘尤里卡’时刻，”杜根说，因为这一发现表明，这些水在过去必定与陆地系统相连，或者现在仍然相连。

2025年7月20日星期日凌晨，北大西洋，501号考察队研究员阿利泽·隆戈在罗伯号升降式平台上从岩芯中收集水样。

随着时间一周周过去，罗伯号在离岸30至50公里的不同地点之间移动，从饱水的海底沉积物中钻探的过程收集到了盐度低至千分之一的样本。有些甚至更低。

找到了。这在陆地上的许多淡水水体中都能找到。理论上，那是可以饮用的水。但没有人真的去喝。

在接下来几个月的分析中，科学家将研究这些水的一系列特性，包括在深处生存着什么微生物、它们以什么作为营养和能量来源、以及可能产生什么副产物；换句话说，就是要确定这些水是否可以安全饮用或以其他方式使用。

“这是一个以前从未被研究过的新环境，”约翰斯·霍普金斯大学的生物学家乔斯林·迪鲁吉罗说。她在巴尔的摩研究极端环境下的微生物生态学，并未参与此次考察。

2025年7月20日星期日，北大西洋，501号考察队钻探团队成员（从左至右）尼克·伯尼、克里斯·雷丁和拉洛·阿吉拉尔在罗伯号升降式平台上进行绳索取芯钻探作业时，正努力从内管中取出岩芯样本。

2025年7月20日星期日，北大西洋，钻探团队成员拉洛·阿吉拉尔在501号考察队绳索取芯钻探作业期间于罗伯号升降式平台上操作内管。

2025年7月20日星期日凌晨，北大西洋，501号考察队研究员帕特里齐亚·格普拉格斯在罗伯号升降式平台上的样品处理容器内切割一个将被挤压的整圆样本。

“这些水在渗透过层层沉积物的过程中，可能含有对人体健康有害的矿物质，”她说。“然而，类似的过程也形成了我们用作淡水的陆地含水层，而那些水质通常非常高。”

她说，通过对其样本中提取的DNA进行测序，研究人员可以确定存在哪些微生物，并“了解它们可能的生存方式”。

还将采用技术来确定这些水是来自数千年前的冰川融水，还是仍然通过错综复杂的地质构造从陆地补给而来。

研究人员将在实验室里测定水的年龄，这对于确定它是否是一种可负责任使用的可再生资源至关重要。原始的水是被封存的、有限的；较新的水则表明含水层仍然与陆地水源相连并正在得到补充，无论其速度有多慢。

“更年轻意味着它可能在100年、200年前还是一滴雨水，”杜根说。“如果年轻，就说明它在补给。”

这些问题是基础科学层面的。对于社会而言，如果基础科学确认了开采这些水所需的必要条件，各种复杂的问题就会出现。谁来管理它？开采时能否避免污染上方海洋水源的不可接受的风险？它会比现今高能耗的海水淡化厂更便宜或更环保吗？

杜根说，如果政府决定获取这些水，当地社区可以在需要时（例如干旱期间，或当极端风暴淹没沿海淡水储备并使其受损时）求助于这些含水层。实际使用这些古老埋藏水的想法是如此之新，以至于尚未进入许多政策制定者或环保人士的视野。

“这堂课告诉我们，有时让这些事情实现需要多长时间，以及到达那里所需要的毅力，”伍兹霍尔的地球物理学家罗布·埃文斯说，他的2015年考察为501号考察队指明了方向。“最终他们拿到了样本，这让人非常兴奋。”

2025年7月20日星期日，北大西洋，满身油污的501号考察队钻探团队成员克里斯·雷丁在罗伯号升降式平台的绳索取芯钻机旁工作。

2025年7月20日星期日，北大西洋，501号考察队研究员杰克·布里克尔在罗伯号升降式平台上准备用于分析的样本瓶。

尽管如此，他也看到了一些警示信号。一是开采海底含水层可能会抽走陆上储备的水。二是渗出到海床的海底地下水可能提供对生态系统至关重要的营养物质，而这可能会受到干扰。

“如果我们出去开始抽取这些水，几乎肯定会产生无法预见的后果，”他说。“在我们开始投入钻探和开发这类资源之前，需要考虑很多平衡问题。”

对于项目中的大多数人来说，往返罗伯号升降式平台意味着从马萨诸塞州福尔里弗出发，乘坐补给船航行七小时或更长时间。补给船大约每10天往返一次，以补充物资和轮换人员。

2025年7月19日星期六，在前往北大西洋罗伯号升降式平台和501号考察队的八小时旅程中，一面美国国旗倒映在驾驶室的窗户上，船员彼得·埃默里正驾驶着“加斯皮号”船员运输船沿着罗德岛朴茨茅斯附近的萨康尼特河航行。

在平台上，昼夜不停，金属钻管和机械的嘈杂声、钻探的污垢和斑驳的泥浆，与科学家们在改装成洁净实验室和处理站的拖车里进行的更安静、更清洁的工作交织在一起。

在那里，样本根据考察队中地质学家、地球化学家、水文学家、微生物学家、沉积学家等不同需求进行处理。

泥浆通过透明的塑料管，被切成冰球状的圆盘。机器将水挤压出来。一些样本被密封保存，以便研究溶解在水中的古老气体。其他样本则根据用途被冷冻、过滤或保持原样。

2025年7月19日星期六，北大西洋，501号考察队成员在离开马萨诸塞州福尔里弗港后，于前往罗伯号升降式平台的八小时旅程中，在“加斯皮号”船员运输船上睡觉。

经过六个月的实验室分析后，501号考察队的所有科学团队将再次会面——这次是在德国，进行为期一个月的合作研究，预计将产生初步发现，揭示水的年龄和起源。

7月31日，罗伯号升降式平台从这个隐藏着水源的地方收起了它的支柱，结束了这次任务。这次任务为塞缪尔·泰勒·柯勒律治那首关于生命、死亡和海上奥秘的经典诗作《古舟子咏》中的另一段文字提供了佐证。

在该诗某些版本的诗前引文中，柯勒律治写道：“我欣然相信，宇宙中不可见的存在远比可见的要多。”

2025年7月19日星期六，北大西洋，船员运输船“加斯皮号”的船头在接近罗伯号升降式平台和501号考察队时可见。

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