你是否也曾好奇：马里亚纳海沟万米之下，究竟存在着怎样的生命？人类为何要在地球上造出一颗“太阳”？我们又该怎样亲眼目睹遥远星空的真实模样？

中国国家地理大讲堂《无尽探索》线下专场中，我们特邀了三位在深海、未来能源与深空领域不断突破边界的探索者。现在，我们跟随三位老师一同潜入深海、追逐“太阳”、仰望星空，开启一场跨越维度的认知之旅。

01

找到“压不扁”的生命

在地球最深处的西太平洋马里亚纳海沟，深度可达近11,000米。单看数字或许难以想象，但如果告诉你，即使将整座珠穆朗玛峰倒置其中，峰顶仍无法露出海面，是不是瞬间有了画面感？

这里的水压高达约1100个大气压，相当于20头成年亚洲象的重量集中施加于一枚指甲盖上，足以使坚硬金属变形。正因为如此极端的环境，科学家曾长期视其为生命无法生存的禁区。

被科学家带到马里亚纳海沟后被“压扁”的杯子 图源/赵维殳

2021年，上海交通大学生命科学技术学院副研究员赵维殳作为科研团队的一员搭乘“奋斗者”号潜入了马里亚纳海沟。在航次结束的近三年时间，他们争分夺秒，研究鉴定出7564种深渊原核微生物，将生命的认知边界推向更深处，重塑了我们对这片所谓“生命禁区”的理解。

打破深海探索纪录的奋斗者号 图源/赵维殳

在漆黑、冰冷的深渊中，他们却看见了幽蓝世界的蓬勃生命：透明水母在黑暗中优雅游弋，荧光生物划出迷人的彩色轨迹，小虾成群结队地欢快穿梭。团队在马里亚纳海沟共记录到7564种微生物，其中有89.4%是科学界从未认识过的新物种。此刻，深渊不再是生命的尽头。

丰富的马里亚纳海沟底部生命 图源/赵维殳

这些生命之所以能在1100个大气压下依然完好，是因为它们都发展出了针对高压环境的独特适应方式。以深渊沟虾为例，它们依靠肠道微生物产生 TMAO，为细胞撑起一层抵御高压的“隐形保护罩”。

深渊里的沟虾 图源/赵维殳

与此同时，深渊生态系统中的许多生物还具备显著的抗氧化能力，为未来人类研究衰老与疾病提供了新的启发。更令人意想不到的是，在模拟深海高压条件下，这些微生物甚至能把塑料垃圾当作“食物”分解，堪称海底世界的环境清洁工。

深渊微生物 图源/赵维殳

这样的突破不仅来自生命自身的奇迹，更来自中国团队的勇气与坚持。在 2021年之前，能够到达马里亚纳海沟底部的人类只有9个，比登上月球的人还要少。依托“奋斗者号”，中国科学家突破了国际同行40年的研究瓶颈，建立了全球唯一的深渊微生物大数据库。

中国科学家深海生物发现登上《Cell》杂志封面 图源/Cell

深海证明，生命可以在极限下重写规则；来自中国的科学家们证明，人类愿为探索走向更深的地方。我们相信，故事不会止于11,000米，它会从这里继续向更深的未知延伸。

02

在地球上“种太阳”

当人类不断寻找更清洁、更稳定的能源时，一个事实逐渐变得清晰：我们熟悉的化石燃料终将耗尽，而风能、水能等方式又难以持续、稳定地供给规模庞大的社会运行。就在各种能源方案逼近瓶颈之时，科学家重新把视线抬向了头顶的那颗恒星——太阳。

2023年全球一次能源消耗连续第二年创下620艾焦耳（EJ）的新纪录 图源/网络

太阳之所以能够长时间、源源不断地释放能量，是因为它的内部正在进行一种极高效的能量反应：原子核在超高温下融合在一起，产生比任何已知方式都强大的能量。

而人类对核能的利用首先在军事武器，左图是产生于核裂变的原子弹，右图是核聚变产生的氢弹 图源/网络

如果这种反应能在地球上被用于产生能源，能源将不再是人类的困境。其中核裂变反应可以在相对较低的温度和压力下进行，通过调节中子的速度和数量，能有效控制裂变反应的进行，确保安全性。该技术已经相当成熟，且已被广泛应用于核电站。但这种核裂变的能源主要依赖于铀矿等稀有金属，资源有限且开采成本较高。

核裂变核电站能源生产示意图 图源/网络

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所的高级工程师张素贞表示，可控核聚变的目标，就是在实验室中建造一个“微型太阳内核”，让氘(dāo)、氚(chuān)等轻元素在极高温下融合，从而产出巨大的能源。相比传统核裂变，聚变不仅更安全，也不会产生需要长期处理的放射性废料，更重要的是，它所需的原料来自海水，几乎取之不尽。

可控核聚变示意图 图源/张素贞

这意味着未来能源版图会被彻底改写，甚至会改变整个人类文明的运行方式。

然而，“种太阳”首先必须跨越一个近乎不可思议的门槛——聚变所需的温度高达1亿摄氏度。地球上没有任何材料能承受这股温度，因此科学家必须另辟蹊径。为此，中国建造了被称为“东方超环”（EAST）的超级装置。它是一台全超导托卡马克，本质上是用磁场编织出的“无形笼子”，专门用来驯服1亿摄氏度的等离子体。

世界首个全超导托卡马克装置EAST 图源/中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所

EAST高11米、重400吨，是名副其实的“冰火两重天”装置。中心的等离子体被加热到超过1亿摄氏度，而外围用于产生强磁场的超导线圈却必须维持在零下269摄氏度。相差超1亿度的两种极端温度，在1米多厚的结构里同时存在，这对工程、材料和控制技术都提出了前所未有的考验。

全超导托卡马克装置EAST内部示意图 图源/中国科学院

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正是依靠这样的极限工程，中国“东方超环”成为全球首个全超导托卡马克装置，使可控核聚变得以稳定、长时间运行。中国科研团队在持续攻关中将一亿度的等离子体约束了1066秒，让人类距离可控核聚变能源又近了一步。

中国环流三号等离子体运行画面 图源/中核集团

也正是这些日以继夜的努力，让科研人员有了底气说出那句掷地有声的话：“如果未来有一天，人类历史上的第一盏聚变之灯被点亮，那么它一定会在中国亮起。”

03

捕捉“上帝之眼”

要想记录来自700光年外的星云，并不是按下快门那么简单。深空目标的光线极其微弱，在天文学中被称为“暗弱信号”，往往淹没在大气扰动与背景噪声里。

双眼星系,APY2023星系组亚军 图源/梁伟棠

为了让这些肉眼看不见的宇宙结构真正“显现”出来，从事深空摄影和科研测光工作的梁伟棠一直致力于用更精确、更极限的观测方式，把那些远方星云的微弱讯息从噪声中逐帧提取出来。

为深空摄影爱好者和院校机构打造理想的远程天文台AllunaRC18望远镜系统 图源/梁伟棠

为了获得足够清晰、可靠的影像数据，梁伟棠往往需要数十小时的连续观测。他会选择大气最稳定的时段观测，反复确认天气、风速、云量和湿度，把每一张曝光都压到最极限。

梁伟棠正在进行图片处理

为了减少大气扰动对画质的影响，他还会将设备布设在视宁度极佳的地区，如西班牙岛屿和智利北部的高山台地；光污染尽可能低，远离城市的星旅天文台等。

光污染尽可能低，远离城市的星旅天文台 图源/梁伟棠

红色来自氢元素的H-α发射线，代表着恒星的诞生；蓝绿来自氧元素的OIII 信号，呈现出高能环境的结构。正是在不断分离、清洗、重建这些信号的过程中，宇宙的形状才一点点浮现在人类眼前。

M42猎户座大星云 图源/梁伟棠

在拍摄《上帝之眼》（NGC 7293）时，梁伟棠通过远程控制智利的天文台，在整个可观测季里持续进行拍摄，最终累积了22.5小时的高质量数据；而在记录M101时，他甚至叠加了长达50小时的影像，只为捕捉星云中最细微的纹理。也正是凭借这些严谨而苛刻的拍摄与处理流程，他最终呈现出的《上帝之眼》脱颖而出，在来自67个国家的3000多幅作品中获得格林尼治年度天文摄影大赛（APY）“恒星与星云组”冠军。

上帝之眼,APY2022恒星与星云组冠军 图源/梁伟棠

对于梁伟棠来说，深空摄影的意义不仅在于拍下一张惊艳的星云图，而是在漫长的黑暗中，把来自宇宙深处的微弱光芒耐心地收集回来，告诉我们：即便隔着数百光年，宇宙依旧在以自己的节奏发光。