減少人類對化石燃料的依賴將需要數十億公斤的金屬：一臺風力渦輪機可能包含超過一公噸的銅，而電動汽車電池則需要大量的鈷、鎳和錳。這些金屬目前大多來自陸地礦山，往往以森林砍伐、水汙染和侵犯人權為代價。但是，深海海底蘊藏的大量金屬可能很快會提供另一種來源。
儘管公司幾十年來一直關注這種可能性，但工程挑戰和不利的經濟因素使得工作一直處於勘探階段。此外，還缺乏管理這個新興行業的國際規則。但這種情況即將改變：聯合國特許的國際海底管理局（ISA）一直在敲定在國際水域商業開採深海金屬的法規。這些規則可能會在一年內出臺。制定這些規則的內在張力在於平衡金屬生產的經濟利益與另一個考慮因素：環境破壞的可能性。
支持者表示，深海採礦可以避免陸地開採的一些弊端，並降低可再生技術的成本。但一些科學家警告說，鑑於我們對深海環境及其所支援的生命知之甚少，不應過快地從勘探轉向開發。“我通常認為我們現在不可能客觀地評估所有相關的風險，”夏威夷大學馬諾阿分校的海洋生物學家傑夫·德拉岑說。“這是地球上描述最差的生態系統。”
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
深淵誘人的獎品
對深海礦物的興趣主要集中在一種特殊的資源上：多金屬結核。這些土豆大小的礦藏富含錳、銅、鈷和鎳。它們經過數百萬年的形成，溶解的金屬沉澱在有機材料的核周圍——通常是古代鯊魚牙齒，德國不來梅馬克斯·普朗克海洋微生物研究所的海洋生物學家安捷·博蒂斯說。她說，這些結核散佈在全球海底的許多區域。它們在從夏威夷延伸到墨西哥的廣闊的海洋深淵平原（稱為克拉里昂-克利珀頓區（CCZ））中尤其豐富。僅CCZ中的結核就含有比所有已知的陸地金屬儲量更多的鎳和鈷。
從它們的棲息地（通常在水面以下三公里以上）回收這些結核仍然是一種理論上的提議，儘管大多數計劃都遵循類似的藍圖：首先，傾卸卡車大小的收集車輛會在海底搜尋含有結核的沉積物。然後，一根垂直的“立管”會將這些物質輸送到配備分揀設施的船隻上，這些設施將挑出有價值的結核，並將不需要的沉積物衝回海洋。
但是，這種採礦方法必然會擾亂海洋環境，改變科學家仍在努力瞭解的深海生態系統。在 2016 年發表在《自然》雜誌上的一項研究中，研究人員在 CCZ 的結核床中發現了七個新物種（包括代表新屬的四個）。“那裡有數百萬尚未被描述的物種，”斯克裡普斯海洋研究所的海洋生物學家麗莎·萊文說，她沒有參與這項研究。
未知的代價
即使研究人員正在拼湊這些生態系統的基本知識，最近的研究也試圖瞭解採礦可能如何影響它們。博蒂斯和她的同事於今年四月在《科學進展》上發表的研究表明，收集車輛會對海底產生長期性的物理和生物影響。她的團隊重訪了秘魯盆地的一個地點，1989 年，研究人員透過用船隻拖曳的刀片式犁在海底切割軌跡來模擬收集車輛的影響。幾十年後，犁的軌跡仍然清晰可見。博蒂斯說，最初，“我們非常震驚”。但她解釋說，在深海的穩定環境中——水流微弱，沉積物沉降到海底的速度很慢——一個區域的恢復時間要比在較淺的水域或陸地上長得多。在舊的車輛軌跡中，微生物比附近未耕作的區域少 30%。蠕蟲和海參等動物也較少。“你有如此壓實的沉積物，以至於沒有人能再進入，”博蒂斯說。“我們的實驗確實表明，這種物理過程將阻止動物和微生物返回並重新棲息那個棲息地。”
採礦的影響可能會遠遠超出海底。分揀船隻衝回水中的沉積物羽流被比作伸出海洋陽光照射層下方的倒立煙囪。科學家估計，一個結核採礦作業每天可以釋放 50,000 立方米的含沉積物的水——足以裝滿 10 個固特異飛艇。但麻省理工學院的機械工程師托馬斯·皮科克使用計算機模型和現場試驗研究羽流行為，他發現湍流會稀釋羽流，迅速將沉積物濃度降低至接近背景水平。
儘管如此，即使沉積物濃度略有增加，也可能傷害深海居民，如浮游生物和水母，它們是在幾乎沒有沉積物的棲息地中進化而來的，德拉岑說。這些生物中的許多是透過過濾水中的微小有機顆粒來進食的。如果被困在沉積物羽流中，“他們將需要篩選大量的泥漿，”他說。“這可能會堵塞它們的過濾裝置，或者可能使它們難以從壞的物質中選擇好的物質。”
在 6 月份發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇同行評審的意見論文中，德拉岑和十幾位合著者強調了這一點以及採礦對深海水域造成的其他風險。作者還警告說，這種做法可能會中斷動物的交流：從立管中向上震動的沉積物產生的噪聲汙染可能會干擾鯨魚和其他鯨類的聲音訊號，而沉積物羽流可能會使魷魚和水母等生物在深海黑暗中使用的生物發光訊號變得模糊。“動物只是在閃爍，”德拉岑說。駕駛潛艇穿過它們“就像墜入星空”。
如何進行
雖然德拉岑和其他人已經確定了採礦可能對深海生物造成的一些型別的危害，但他們還無法確定可能會造成多少損害：可用的資訊仍然很少，而且該行業還處於早期階段。這種不確定性導致許多科學家採取預防措施。倫敦自然歷史博物館的海洋生物學家迪瓦·阿蒙說，陸地採礦的弊端並不能證明一頭扎進海底是合理的。“我們基本上會在一個我們還不瞭解的生態系統中造成破壞，”她說。諸如非營利組織國際保護協會之類的團體呼籲暫停深海採礦 10 年，以便讓科學家和政策制定者有更多時間來研究潛在的環境危害。
但是，其他人則認為新興產業是一種道義上的必然，因為金屬在全球變暖所需的再生能源技術中起著至關重要的作用——以及與現有采礦實踐相關的環境和社會成本。“我開始研究陸地採礦的足跡，它太可怕了，”深綠公司（一家在 CCZ 擁有勘探協議的採礦公司）的首席海洋科學家格雷戈裡·斯通說。他指出，有時會對工人造成致命的健康影響以及童工違法行為，這兩者通常與鈷等礦物的陸地採礦有關。斯通認為，透過深海採礦，“對地球系統的破壞會少得多”。他補充說，在商業開採之前進行多年的環境評估——ISA 可以在其最終法規中要求這樣做——可以幫助最大限度地減少損害。例如，可以透過將環境最敏感的區域排除在採礦範圍之外來實現。
ISA 正在使用 CCZ 中不斷增長的科學研究成果，“以確定在制定有史以來第一個深海採礦開發規範時，需要採取的最佳措施來保護海洋環境”，其秘書長邁克爾·洛奇在一份書面宣告中表示。他說，如果所有 168 個 ISA 成員（167 個國家加上歐盟）都同意這些法規，它們將被採納。今年夏天，由於 COVID-19 大流行，該組織的年度大會被推遲，但法規可能會在明年透過。洛奇沒有詳細說明針對研究人員迄今為止確定的每種潛在環境危害可能採取的監管方法。但他表示，採礦規範“將納入具體規定，以確保有效保護海洋環境和海洋生物多樣性的保護、人類健康和安全以及公平分享財政和其他經濟利益”。*
來自所有部門（行業、學術界和保護界）的科學家都在密切關注 ISA 的工作。博蒂斯說，近年來，ISA 召開了關於保護從細菌到章魚等生物的討論。“（監管）系統在生態方面變得比 20 年前更加友好和關注，”她說。包括一個名為“深海管理倡議”的國際網路在內的博蒂斯和其他人，提供了專家意見，以幫助確保充分的環境預防措施。“在起草法規的過程中，已經取得了巨大的進步，”與該網絡合作的阿蒙說。“但還有很多工作要做。”
萊文對此表示贊同，並提出了最終的 ISA 規則手冊中有多少將包含可強制執行的指令——而不是僅僅是建議的問題。“許多環境組成部分現在只是指導，”她說。萊文沒有直接呼籲暫停，但表示她不完全相信有進行深海採礦的必要；她不認為它會簡單地取代陸地作業。“它幾乎肯定會增加[它們]，”萊文說。她還指出，未來對金屬回收和產品壽命的改進可以減少對新的原生金屬來源的需求。“我的首要問題是‘我們真的需要來自海底的礦物嗎？’”萊文說。
*編者注（2020 年 9 月 1 日）：此段在釋出後進行了修訂，以新增關於 ISA 的採礦規範預計將解決特定潛在環境危害的更新。