深海版"淘金热"开局：中日美抢着去五千米海底挖矿
图｜2026年美属萨摩亚科考期间拍摄的多金属结核区域，水深约5140米，黑色结核散布在泥层表面。 来源：NOAA Ocean Exploration / USGS
海底采矿这件事，近一两年突然升温了。
近期，由清华大学主导的一支科考队伍远赴西太平洋，在海底发现了一个大型热液矿区。他们探测到，这里的金银含量比陆地矿藏更高，每吨矿石最多能提取出超过15克黄金。
图｜清华大学牵头的联合科考在西太平洋采集的热液硫化物矿样。 来源：清华大学
一边在勘探矿产，另一边则有人在研制采矿设备。
4月，浙江理工大学参与研发的一套深海采矿系统，在南海进行了一次海试；6月，东南大学的采矿车也下水了，试图将人工智能应用于海底采矿作业。
图｜浙江理工大学参与研发的深海采矿系统在南海海试，这是官方发布的甲板布置图。 来源：浙江理工大学
图｜东南大学研发人员展示至善一号的设备部件，这套系统6月完成海试。 来源：东南大学
国外的情况也类似。
日本使用的稀土，六成依赖从中国进口，一旦受到限制便陷入困境。因此，他们正尝试从海底抽取稀土泥。
美国则更为直接，去年特朗普签署了总统令，旨在加速海底采矿进程。
多路人马几乎同时行动，目标指向同一个地方：数千米深的海底。
而那里的资源确实极具吸引力。
中国海洋大学的一位教授曾打过一个比方：有一片深海矿区，面积比山东省还大，海底散落着一颗颗土豆大小的石块，里面富含锰、钴、铜等金属，每一颗大约价值一块钱。
谁若能将其打捞上来，那真是天赐的财富。
然而，采矿这件事，若是在陆地上，我们脑海中大概都有画面：找准矿脉，打洞钻进去，将矿石一车车运出来。但换到数千米深的海底，感觉就有些怪异了，那下面漆黑一片，往哪里挖掘呢？
因此，这里涉及两个问题：海底那片泥层中，究竟蕴藏着哪些矿产？在那么深的地方，又如何下去，并将它们捡拾上来？
这是一段漫长而诱人的寻宝之旅。
01、海底的泥层，包裹着什么矿产
海底的矿产大致分为四种，从几百米深的海山半山腰，一直延伸到五六千米深的平原上，形成方式各有不同。
最主要的一种，铺设在太平洋中部四五千米深的深海平原上，即夏威夷和墨西哥之间的那片区域。那里地势平坦，常年覆盖着一层柔软稀薄的泥浆，泥面上躺着一颗颗黑乎乎的石头，学名为多金属结核。它们大多半截埋着、半截露着，小的仅一两厘米，大的可达十几厘米，像刚出土的土豆。
图｜美国地质调查局收藏的锰结核标本。离开海底后，它便是一颗黑乎乎、表面凹凸的石头。 来源：USGS
它是一种缓慢生长的结核，类似于珍珠的形成过程。
海底落下一颗鲨鱼牙齿或一片贝壳碎片后，海水和泥中的铁、锰便围绕它逐渐析出，一层层包裹起来，长成一颗需要数百万年。
锰、钴、镍、铜就这样一同被包裹进去，几乎凑齐了电池所需的一半原料。
图｜切开的多金属结核，能看见围绕内核一圈圈生长的层状结构。 来源：Ifremer / Wikimedia
往浅处走，海底的山脉则是另一番景象。
仅太平洋中就散落着数万座海山。山坡常年被水流冲刷，泥浆无法沉积，露出光秃秃的岩石。海水中的金属便析出在岩石上，结成一层黑色的硬壳，像为山坡铺了一层路面，最厚可达二十多厘米，称为富钴结壳，其中钴含量特别高。
这层壳每一百万年只生长几毫米，是地球上最缓慢的自然过程之一。
图｜马绍尔群岛近2000米深处采集到的富钴结壳剖面，图上标注的是数千万年的生长年代。 来源：Amy West / USGS / Wikimedia
而生长最快的一种，出现在海底冒热水的泉眼附近。这类泉眼多位于海底板块交界处、岩浆离海底很近的地方：海水顺着裂缝渗入，被岩浆加热到三四百度，将岩石中的金属溶解出来，再从泉眼喷出。一接触冰冷的海水，金属便沉淀下来，堆成一根根冒黑烟的烟囱，越堆越大，金、银、铜、锌都包含其中。
图｜马里亚纳海域的一座黑烟囱。热液中的矿物遇到冷海水析出，逐渐堆成烟囱；此次科考测得喷出的热液约339℃。 来源：NOAA Ocean Exploration, 2016 Deepwater Exploration of the Marianas
还有一种干脆就是泥。日本盯上的稀土泥，位于南鸟岛附近五千多米深的海底，稀土大多集中在泥中的鱼牙、鱼骨碎渣里。活鱼体内几乎没有稀土，而是这些骨头埋入泥中、慢慢变成化石时，将周围的稀土一点点吸收进去。
图｜2026年，日本“地球号”船上取得的稀土泥样品，瓶中是海水和细泥混合而成的矿浆。 来源：SIP海洋 / JAMSTEC
真要动手，这几类的难度相差甚远。硬壳牢牢附着在岩石上，需要敲击切割，在深海中操作困难；热泉边的矿又松散又杂乱，强行挖掘容易坍塌。
相比之下，结核就躺在泥面上，所以大家的计划是，先把它捡回来再说。
02、将一台设备放到数千米深的海底
要捡拾结核，人当然无法下去，下去的是机器。
近年来，机器人在各处寻找工作机会，数千米深、人类根本无法到达的海底，便成了一块现成的作业场地。
图｜上海交通大学研制的开拓二号采矿车在科考船甲板上，2024年海试下到了4100多米深的海底。 来源：上海交通大学新闻中心
说到下海，很多人首先想到的是压强：四千米深处，压力大约是地面的400倍，对设备的要求高得惊人。
但在真正从事这一行的人看来，压力反而是相对容易应对的。耐压、密封的技术，深海装备已经积累了很多年。真正困难的，是那些在陆地上根本不算问题的问题。
采矿车和船之间，只靠一根线缆连接。陆地上的矿车加满油就能跑，而海底这台矿车，所用的电、传回的画面、船上发出的指令，全依赖这根线缆。车放下去、收上来，也全靠它吊着。
线缆一旦出问题，车在海底就成了一堆废铁。因此，这根线缆是专门制造的，一根里面既走电、又走光纤，还结实到能吊起整台车。
图｜开拓二号吊着缆入水。车和船之间的电、信号和吊放，全靠这根线缆。 来源：上海交通大学新闻中心
车下去以后，还得知道它的位置。陆地上打开导航就行，水底下收不到GPS，只能依靠声音：船上和车上各装一套声学设备，声波来回一测，就能算出车在哪里。
车落到海底，脚下是一摊稀得像豆腐的软泥。履带能借上的力，全靠泥本身的黏性。被来回碾压后，泥还会越碾越稀。
怎么办呢？一个办法是把履带做宽，将车的重量分散开来，跟在雪地里穿雪鞋是一个道理；走哪条路也得提前规划好，绕开太软的地方。还有人干脆换个思路，让车靠浮力悬在海底上方，不往泥上踩。
图｜甲板上的Patania II结核集矿原型车，2021年在太平洋结核区做过海试。 来源：GSR / DEME Group
车一动，又出现了一件麻烦事：看不见。海底本来就黑，全靠车上的灯和摄像头，但履带一碾，扬起的泥就是一大团。有一次在太平洋的结核区做试验，科学家用摄像头盯着拍，泥飘过来几十秒，镜头前一米远的东西就看不清了，像在黑雾里开车。所以车上还得带着声呐、得盯着雷达。
这也是为什么，现在做采矿车的，主要都是科研团队，面对的都是一系列此前可能没人需要面对的工程问题。
03、海底采矿，就像吸奶茶
把矿从海底弄上来，是整件事里最有意思的部分。主流办法是用管子往上抽，过程跟喝珍珠奶茶差不多：结核是沉在杯底的珍珠，海面上停一条采矿船，往杯底插一根吸管，把珍珠吸上来。
道理就这么简单，问题是这杯奶茶有几千米深，这又需要一系列工程方式来解决深度问题。
首先，你需要一个庞大的设备体系。
按商业开采的规模估算，海面上得停一条两百六十多米长的采矿船，差不多两个半足球场那么大；船底垂下一根跟海差不多深的钢管，光管子本身可能上千吨重；下头吊着一个中转仓，悬在海底上方的水里；中转仓再拖一段软管，连着海底一台两百多吨的大采矿车，矿就从这段软管往上送。
图｜结核采矿作业示意：海底集矿车、提升立管和海面采矿船连成一套；另一根排水管把船上分出的泥水送回深处。 来源：Muñoz-Royo等 / Communications Earth & Environment（2021）
图｜Allseas的Hidden Gem，由钻井船改装的结核试采船，2022年参与过太平洋的海底集矿和提升试验。 来源：Allseas
矿就顺着这一整套往上走。一平方米海底只有几公斤到几十公斤结核，车得来回跑着捡：车头贴着海底喷出一股水流，把结核从泥里托起来，吸进车肚子，泥水当场从车屁股后面排掉。
结核大的有十几厘米，直接往管子里送会堵，得先在车上打碎，碎到比核桃大不了多少，再和海水搅成矿浆，顺着软管送进中转仓，攒一攒，再匀着劲送进钢管。
进了钢管，就得一口气往上走几千米。矿比水重，水流一慢，矿就往下掉，所以管里的水往上冲的速度，得是矿往下沉的好几倍；到了船上，先把水分掉，结核攒上一个星期左右，再倒给运输船，运回几千公里外的港口。
图｜2022年试采中，从约4300米深的海底提升到Hidden Gem船上的结核，正经过输送带。 来源：Allseas
这一路拆开看，捡、碎、送、抽，每一环单拎出来，都不算解决不了的难题，试验里也都接通过。可整套东西串在一起，就是一个极复杂的工程。
试验是下去几天、捞几千吨；真开矿，车得在海底一连干上几个月，一年捞几百万吨，管子、泵、船都得跟着放大，最后还得算得过成本。这也是为什么这个行业，其实才刚起步。
04、一场海底的圈地运动
说起来，人类知道海底有这些东西，是上上个世纪的事。
19世纪，英国一艘科考船环球航行，从深海里捞上来不少结核；真正开始琢磨怎么挖，要到上世纪60年代。70年代，已经有西方公司试着从五千多米深的海底往上捞，可后来金属价格一直低迷，挖上来也不划算，这一波就歇菜了。
《联合国海洋法公约》把各国管辖范围之外的海底及其资源，定为全人类共同继承的财产，交给国际海底管理局来管理。谁想去，得先跟它签勘探合同，圈下一块矿区，摸清家底，将来有优先开采权。到现在，管理局已经发出31份勘探合同，圈下的海底面积加起来比两个四川还大，中国拿了5份，是全世界最多的。
可开采的具体规矩，到现在还没定下来。管理局一张商业开采许可也没发过，地先圈出去一大片，怎么挖还没说法，很像大航海时代的圈地运动。
比如有个让人头疼的事：环保。
车开过去扬起的泥，大多十几个小时就能落回去，可它会不会伤到海底别的东西，挖过的地方多久能缓过来，都得一点点评估清楚，拿得出让管理局点头的环评报告，才能动手。
图｜马里亚纳热泉烟囱上聚着虾、蟹、螺和鳞虫，这里既长矿，也是深海动物的家。 来源：NOAA Ocean Exploration, 2016 Deepwater Exploration of the Marianas
图｜1979年一次试采区的海底照片：a是未受扰动的对照区，b摄于1979年，其余摄于2023年；c、d里44年前的车辙还认得出来，e、f、g是搬回来的部分生物。各面板地点和比例不同。 来源：Jones等 / Nature（2025）
美国人干脆不等了，搬出的是四十多年前的一部老法律，允许本国公司去公海采矿，一家在美国上市的公司已经开始申请，急着上路、想着挖矿致富了。
不过就像几乎所有前沿领域一样，技术竞争总是先于法规开始往前推进。中国好几所大学在海里试车，日本准备明年再下去，挖得更久；那家在美国上市的公司，也打算明年开始调试它的商用采矿系统。
小时候玩黄金矿工，钩子一甩，金块就上来了。现实版这一局，人类光琢磨怎么甩钩，就琢磨了半个多世纪，接下来这两三年，大概就要见真章了。
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