一邊是“新能源救星”，一邊是“深海末日”，人類該如何抉擇？

認真閱讀下面的文章，并思考文末互動提出的問題，嚴格按照互動：你的答案格式在評論區留言，就有機會獲得由中國紡織出版社提供的優質科普書籍《中國星空：星河里的中華文化》。

可再生能源技術需要大量關鍵礦物。海床之下或許藏著這筆財富。但這要付出怎樣的代價？

在太平洋海底13,000多英尺（約合3962米）以下，一臺重達70多噸的機器像坦克一樣憑借履帶緩慢前行了0.1英里——沿途吸取著富含銅、錳、鈷和鎳的土豆大小的結核。這一幕發生在2022年，加拿大企業The Metals Company宣布這款海底采礦機的試運行取得成功。

該公司正致力于獲得批準，以便在6.5萬平方公里的海域部署此類設備進行商業開采，以提取超過6億噸的金屬結核礦。

海底蘊藏著豐富的資源——那些由關鍵礦物緊密堆積而成的球狀礦床，長期以來一直難以觸及。但如今情況已然不同。The Metals Company 的探索行動，是包括中國、印度以及位于西南太平洋的小島國瑙魯在內的企業、各國政府和國有企業發起的31項計劃之一，旨在采集結核樣本進行分析，并測試采礦設備。

在全球氣候變化壓力下，更多國家和企業轉向可持續發展策略，這些歷經數百萬年無人染指的未開發礦藏，進入了這些國家和企業的視野。據總部位于巴黎、專門提供能源政策咨詢與分析的國際能源署（IEA）稱，大規模轉向清潔能源可能使關鍵金屬和稀土元素的需求量增加四倍。而關于這些額外資源應從何處獲取，各方存在尖銳分歧。

The Metals Company于2022年進行的一項試點測試中，一臺結核采集車在克拉里昂-克利珀頓斷裂帶被從船舷放下（上圖）。采集到的結核通過立管輸送到船艙內（下圖）。圖片來源：THE METALS COMPANY

美國等國家、包括The Metals Company在內的企業以及一些研究采掘業的科學家認為，陸地上易于開采的關鍵礦產資源不足以滿足日益增長的需求。他們表示，與其開辟大量新的陸上礦山，不如讓新興的深海采礦業來填補這一缺口。

以太平洋上的群島國家帕勞為首，其他研究人員、環保組織以及約40個國家呼吁，在進一步了解深海采礦活動的潛在生態影響并制定相關法規之前，應全面禁止或暫停此類活動。許多人認為，陸地上仍有充足的資源可供開發。

十多年來，負責管理國家管轄范圍以外海域采礦活動的國際海底管理局一直在制定一套采礦守則，以規范海底資源的開采，但其成員國尚未就相關規則達成一致。2025年7月，談判因諸多懸而未決的問題而告終，其中包括如何衡量和監測生態影響。近期，談判已重新啟動。

但時間緊迫，因為在相關規則和保障措施尚未到位之前，采礦活動最早可能于今年就獲得批準。瑙魯正在鉆研一個法律漏洞，該漏洞允許其與其他國家在采礦法規達成一致之前就申請商業許可。此外，The Metals Company還采取了一項單方面舉措，繞過國際海底管理局的管轄權，向美國申請在克拉里昂-克利珀頓斷裂帶進行開采的許可。該區域是大多數深海采礦計劃的重點目標，位于夏威夷和墨西哥之間的國際水域，面積達600萬平方公里（幾乎與澳大利亞面積相當）。美國尚未簽署賦予國際海底管理局對此類活動管轄權的國際條約。

在克拉里昂-克利珀頓斷裂帶海面下約4500米處，蘊藏著地球上大部分的多金屬結核，這些巖層中富含關鍵金屬。聯合國下屬機構國際海底管理局正在制定相關規則，以規范國際水域礦產資源的開采。各國對其國家管轄范圍內的水域（即專屬經濟區）內的礦藏開采擁有管轄權。圖片來源：KNOWABLE MAGAZINE

時間緊迫，研究人員和分析師正致力于解答這幾個關鍵問題：我們能在陸地上找到所需的礦產，還是必須深入海底去開采未開發的資源？這兩種選擇分別會對環境產生什么影響？

迫在眉睫的綠色需求

關于綠色轉型將大大提高全球關鍵礦產供應需求這一點，各界基本達成共識。國際能源署在2025年關于清潔能源轉型礦產需求的評估報告中指出，現有礦山和規劃中礦山的礦產產量可能很快就會出現短缺。

分析師們針對可再生能源利用和氣候變化減緩制定了三種不同的情景模型。他們將這些需求預測與不同類型的供應預測進行了對比，其中包括一個目標較低的情景——該情景涵蓋現有礦山、在建礦山以及已獲得許可或資金保障但尚未啟動的項目；還有一個目標更宏大的情景——該情景還考慮了仍在尋求融資或許可的項目。

根據這一模型，分析師預計，到2040年，作為電動汽車電池關鍵成分的鋰全球需求量可能比2024年的水平增長約4.7倍，而對風能和太陽能至關重要的銅的需求量可能增長1.3倍。他們預測，這兩種金屬可能在2035年就會出現短缺。

國際能源署關鍵礦產分析師肖班·迪爾（Shobhan Dhir）表示，根據目前已公布的項目來看，未來銅的供應缺口可能不如鋰那么嚴重，但開采新的銅礦或擴建現有銅礦的難度要大得多。“總體而言，高品位的礦石實際上已經開采殆盡，”他說。

國際能源署估計，來自陸上礦山的關鍵礦產最早可能在2035年出現短缺。預計未來幾十年對可再生能源技術的需求將持續增長，而現有及擬建礦山開采的礦產將無法滿足預計的需求。來源：KNOWABLE MAGAZINE

陸上礦山是否足夠？

一些分析師認為，通過開采新礦或加深現有礦井，可以在陸地上滿足這些需求。

位于諾丁漢的英國地質調查局關鍵礦產情報中心主任加文·馬德（Gavin Mudd）表示，陸地上的礦產儲量并不短缺。他指出，美國地質調查局的數據表明，許多關鍵金屬的儲量正在增長（儲量指目前具有經濟開采價值且開采可行的礦床，而資源則是指已知存在于地下的地質資源）。例如，國際能源署估計，到2040年，鋰的需求量可能高達每年150萬噸。但美國地質調查局2025年的數據顯示，全球陸上鋰儲量為3000萬噸，資源量為1.15億噸。

馬德表示，隨著新礦床的發現，儲量和資源量很可能繼續增長。隨著礦產需求的增長，價格可能會上漲，這使得進一步開采現有礦山或開發新礦山變得有利可圖。

“沒有合理的依據能證明我們的鋰儲量會在短期內耗盡，”他說。

銅和鈷等其他礦產也呈現出類似的趨勢。內華達州礦產與地質局局長西蒙·喬維特（Simon Jowitt）與穆德（Mudd）于2022年對全球鎳礦進行的評估顯示，陸上儲量和資源量預計可滿足未來100多年的需求。

但要獲取這些資源，就需要新建大量礦山——據國際能源署稱，僅為滿足電動汽車電池的需求，到2050年就需要新建85座以上的新鋰礦，到2030年則需要新建多達40座的新鎳礦。國際能源論壇（一個旨在討論能源政策的政府間組織）估計，到2050年，為支持綠色轉型，至少需要開采35座新銅礦。

一個采礦項目從啟動到投入運營可能需要十多年時間。穆德表示，為了避免進一步延誤，政府和企業必須改進采礦項目的規劃工作，否則即使在資源豐富的地區，也可能面臨礦產短缺的問題。

另尋他路：回收利用

英國伯明翰大學的無機化學家保羅·安德森（Paul Anderson）表示，回收電動汽車電池及其他綠色技術材料，有助于減少對新建礦山的需求。他目前正領導一個項目，致力于提升電動汽車鋰離子電池的再利用和回收效率。

關于回收利用能減少多少需求，各方估計不一。國際能源署（IEA）估計，到2050年，回收利用可使鋰和鎳的新礦開采需求減少25%，銅和鈷的需求減少40%。其他估計則認為其影響要大得多。比利時魯汶大學（KU Leuven）研究人員2022年的一項研究表明，到2050年，回收利用可滿足歐洲40%至77%（具體比例取決于金屬種類）的清潔能源金屬需求。而加州大學戴維斯分校研究人員2025年的一份報告則估算，回收利用可將所需新建鋰礦的數量從85座減少至15座。

加州大學戴維斯分校的研究人員得出結論：各國政府需要在世界各地建設回收設施，而不僅僅是在生產電動車電池的地區或擁有最大電動車市場的地區。各國還應出臺政策鼓勵回收，例如為制造商設定回收廢舊電池的目標，并為回收廠設定從電池中提取關鍵礦物的目標。

鋰電池回收。 圖片來源：freepikp

安德森指出，在電池及其他綠色技術的設計和生產過程中，回收利用往往被視為次要考慮因素，這導致其回收效率和效果大打折扣。“我們一心只想通過推廣技術來減少碳足跡……卻沒有考慮到將報廢管理納入設計之中，”他說。

但即便有回收利用，全球向綠色經濟的轉型仍可能依賴陸上采礦業的擴張——而這恰恰是污染最嚴重、對環境和社會破壞性最大的行業之一。研究表明，2005年至2015年間，亞馬遜雨林總損失量的9%歸咎于陸上采礦。該行業還消耗大量水資源，且往往位于缺水地區，并可能使弱勢群體面臨人權受侵害的風險。有毒采礦廢料的泄漏會污染水道，并導致水生野生動物死亡。

深海損害的程度

深海采礦的支持者認為，該行業可能引發的環境和社會問題較少。

在這幅深海采礦示意圖中，采礦車從海底采集結核，隨后通過長達數公里的立管將結核輸送至海面上的船只。研究人員提出了多種生態擔憂：采集車會將海床沉積物攪動成羽流進入水柱，這可能干擾生物的呼吸和攝食；結核開采可能將有毒金屬釋放到水體中；在通常黑暗而寂靜的環境中，采集車會造成噪音和光污染；此外，這些機器在海底移動時，還會碾壓途中的生物。來源：KNOWABLE MAGAZINE

The Metals Company表示，深海開采對環境的影響可能不像陸地開采那樣持久。該公司引用的研究指出，部分因開采而受到干擾的深海動物群落，其數量和多樣性可能在一年內開始恢復。該公司稱，深海微生物群落可在“50年內”從開采的影響中恢復過來。相比之下，該公司指出，陸地采礦所破壞的“能夠維持原有生物多樣性水平的新土壤和森林，其再生可能需要數百年甚至數千年”。

特拉華大學的環境系統科學家薩利姆·阿里（Saleem Ali）同時為聯合國提供關于關鍵金屬的研究和咨詢，他表示，深海采礦應成為綠色轉型討論的一部分。他參與撰寫了一份由The Metals Company資助的2022年分析報告，該報告對比了陸地礦床與海底資源的采礦廢棄物。（阿里表示他從未直接接受過The Metals Company的資助。） 例如，該分析考察了陸地礦區尾礦對水污染和當地生物多樣性的影響，以及結核開采可能造成的污染，例如采收機將海底沉積物攪入水柱所產生的污染。分析表明，這兩種開采方式都會對生物多樣性產生影響，但與陸地開采相比，深海采礦產生的廢棄物更少，對周邊社區的風險也更低。不過，該研究也提醒，由于沉積物羽流的影響存在“相當大的不確定性”，其結論具有局限性。

阿里補充道，國際海底管理局已收集數據至少30年，這些數據應當足以制定管理海底采礦的規章制度，即使目前尚不清楚其長期影響如何，也不清楚其環境影響是比陸上采礦更好還是更差。

“我并不是說我們應該立即推進。我的意思是，在我們不得不做出的這些極其艱難的選擇的大背景下，這件事值得被納入考量，”他說。

但呼吁暫停或禁止開采的反對者指出，The Metals Company 所引用的證明深海生態可以“快速恢復”的那份研究，最終根據其整體數據得出了更為悲觀的結論。其作者寫道：“多金屬結核開采的影響很可能是長期的”，并且分析結果“表明，即使是在小規模的試驗性開采中，海底結核開采也會產生相當嚴重的負面生物影響。” 科學家們擔心，那些適應了黑暗、安靜且生物稀少的深海環境的生物，將難以應對采礦帶來的噪音和光照干擾。這些生物還將暴露在有毒金屬和沉積物羽流中，這些物質可能干擾它們的攝食和呼吸。The Metals Company并未對此做出回應。

克拉里昂-克利珀頓斷裂帶的海底棲息著許多生物，其中部分如圖所示：海葵（左上）、海參、長尾海葵（Psychropotes longicauda）（右上）、海膽（Plesiodiadema sp.）（右下）以及海星（左下）。人類對這些深海區域的生物學和生態學仍知之甚少，因此難以預判深海采礦將產生何種生態影響。圖片來源: ROV TEAM / GEOMAR (CC-BY 4.0）

加拿大達爾豪斯大學的深海生態學家安娜·梅塔克薩斯（Anna Metaxas）表示，鑒于這些未知因素，不應倉促制定采礦規則。她曾作為合著者，在《環境與資源年度評論》（Annual Review of Environment and Resources）上發表了一篇關于采礦對深海生態系統潛在影響的2025年綜述。梅塔克薩斯參與了“深海管理倡議”（Deep-Ocean Stewardship Initiative），這是一個旨在為深海政策和治理提供信息支持的非營利性國際專家網絡。她表示，此前她曾與陸地和深海采礦領域的專家共同領導一個項目，旨在制定一個用于比較陸地與海底采礦環境影響的框架。但在2024年，她和她的合著者得出結論，目前數據過于匱乏，無法進行此類比較。

“我們的知識空白確實很大。”德國亥姆霍茲基爾海洋研究中心（GEOMAR）的海洋生物地球化學家馬蒂亞斯·海克爾（Matthias Haeckel）表示贊同。他隸屬于一個由30名研究人員和技術專家組成的團隊，該團隊受國際海底管理局委托，將于2024年著手制定用于監測和評估采礦影響所需的指標。該小組研究了重金屬等物質的毒性、采礦機械攪動沉積物產生的渾濁度，以及水下噪音和光污染等問題。預計他們將于今年晚些時候提交標準和指南的第一稿。

尋求答案——而且要盡快

國際海底管理局理事會——該組織的執行機構——于3月初在牙買加召開會議，并將于7月再次召開會議，以討論并可能通過采礦條例。The Metals Company仍在等待美國方面批準，以便在克拉里昂-克利珀頓區開展商業開采。但該公司表示，預計將在今年年底前獲得許可，并隨后立即開始開采。

與此同時，像海克爾這樣的科學家正爭分奪秒地組織更多可靠航次，以提供關鍵數據，為關于海底采礦及采礦法規未來的決策提供依據。海克爾正領導一個名為“采礦影響（MiningImpact）”的歐洲項目，該項目將于今年晚些時候重返2021年的研究地點——當時該項目曾對比利時DEME公司旗下子公司Global Sea Mineral Resources進行的部分采礦測試進行過監測。“采礦影響（MiningImpact）”項目的第三階段旨在觀察五年后的生態系統狀況，并促進人們對深海生態系統的進一步了解。

“克拉里昂-克利珀頓頓斷裂面積廣闊，其中仍有許多未解之謎，”海克爾說。他質疑，既然科學家們幾乎還不清楚那里棲息著哪些生物，也不了解它們之間的相互作用，又如何能對該地區的采礦活動進行有效監管。

作者：Natasha Gilbert

翻譯：zzz

審校：姬子隰

fu

li

shi

jian

今天我們將送出由中國紡織出版社提供的《中國星空：星河里的中華文化》。

《中國星空：星河里的中華文化》是一部以中國傳統星象為核心的人文科普讀物，也是一部跨越時空，深度挖掘中國星空文化奧秘的佳作。圍繞 “三垣二十八宿” 星象體系展開，詳細解讀中國傳統星象文化。從四象起源講起，以“天人合一”的宇宙觀為線索，跟隨《步天歌》探尋星象背后的文化內涵，穿插中西星座對照、天文基礎知識等。同時，結合詩詞歌賦、歷史事件與民俗節日，搭配星圖進行解讀。融天文學、歷史學、哲學、文學于一體，既是對中國星象體系的深層解讀，也是一場跨越千年的星空對話。

【互動問題：你如何看待深海采礦呢？】

請大家嚴格按照互動：問題答案的格式在評論區留言參與互動，格式不符合要求者無效。

截止到本周四中午12：00，參與互動的留言中點贊數排名第二、三、五的朋友將獲得我們送出的圖書一套（點贊數相同的留言記為并列，并列的后一名次序加一，如并列第二的后一位讀者記為第三名，以此類推）。

為了保證更多的朋友能夠參與獲獎，過往四期內獲過獎的朋友不能再獲得獎品，名次會依次順延

*本活動僅限于微信平臺

編輯：姬子隰

翻譯內容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場