這座火山竟會「噴出」金、銀和稀土！沖繩海底大發現，震驚海洋研究界

本文由日經BP社提供

日本近海發現了沉睡在深海海底的礦山，其中蘊藏著金、銀、稀土等礦物資源。據說這座「寶山」的經濟價值達到數十兆日元。為了勘探和開採這座海底礦山，必須要利用能在電波無法到達的海底工作的機器人。

2015年1月，日本在沖繩縣久米島附近海域的海底發現了一座「寶山」，就在海平面之下1400米的地方。那裏的地形像是從海底高高聳起的煙囪，有黑色的熱水從煙囪頂部噴涌而出。在南北1500公尺、東西300公尺的範圍內，有很多這種煙囪。

「有重大發現！」這一天，全日本的海洋研究人員都歡欣鼓舞。

這個「寶山」其實是「海底熱液礦床」，由從海底噴出的金屬成分沉澱而成，也叫「海底礦山」。煙囪狀的突起由金、銀、銅等金屬成分凝固而成。噴出的熱水中也含有大量金屬。

據說大規模海底熱液礦床蘊藏著價值幾千億日元的礦物資源。在日本專屬經濟區內，過去只發現了兩個海底熱液礦床，分別是沖繩縣伊是名附近的「Hakurei礦床」和沖繩縣伊平屋附近的「野甫礦床」。這兩個礦床的規模都很大，1月新發現的礦床的規模完全能與這兩個礦床相匹敵。

要一個個地發掘寶山！日本已經啟動了投資數十億日元的國家計畫。項目名稱為「海洋金山計劃」（正式名稱是「新一代海洋資源勘探技術」），屬於日本首相安倍晉三作為增長戰略的「第三支箭」創立的「戰略性創新創造項目（SIP）」其中之一。該項目的目的是開發可勘探海底寶山位置和性質的技術，項目主導是國立研究開發法人日本海洋研究開發機構（JAMSTEC）。

在13世紀，日本被冒險家馬可●波羅稱為「黃金之國」，是世界上為數不多的出產金、銀、銅的國家。不過，在悠久的歷史長河中，日本的礦山已經枯竭，現在的金屬資源幾乎100％依賴進口。

挑戰「最後的處女地」

「哎呀，日本還有兩座金山」。說這話的是海洋地質學與礦床學領域的國際權威——日本東京大學名譽教授浦邊徹郎。他是海洋金山計劃的負責人。

陸地上的礦山原本也都是在海底形成的。在海底火山活動活躍的地區，金屬成分跟熱水一起從海底噴出。遇到海水，金屬便冷卻沉澱下來。隨著地殼變動，地面隆起，便成了陸地上的礦山。

在日本，陸地上的礦山已基本開採一空。但將目光轉向海洋，在沖繩海域和伊豆小笠原海域還有兩個頗具潛力的礦山群。

沉睡在海底的「寶山」不僅僅是海底熱液礦床。還有在水深1,000～2,000m的海底堆積了幾釐米厚、含有大量鈷的「富鈷殼」，有以錳為主要成分的球形「錳結核」，有富含稀土的「稀土泥」。

沉睡在日本專屬經濟區內的這些礦物資源的價值高達數十兆日元。浦邊表示，「深海海底是礦物資源最後的處女地」。將來，日本還有可能被稱作「黃金之國」。

但是，開採深海海底的礦物資源的面臨著一個大難題，那就是不知道哪個地方有多少資源，不知道礦物資源的準確位置。為此，海洋金山計劃將利用國家經費，開發海底熱液礦床勘探技術。

由於電磁波在深海無法傳播，也無法像在陸地上一樣使用衛星進行勘探。因此，只能發出聲波，然後利用回聲來勘察地形。但是，漂浮在海上的勘探船距離水深幾千米的海底太遙遠。聲波在長距離傳播過程中會發生擴散，無法準確捕捉到回聲。

因此，要想使用聲波，就要讓勘探船靠近海底。現在的主流方法是將重力計等沉入海中，拖曳勘探船。不過，勘探船的速度跟自行車差不多。如果用1艘勘探船來勘察整個日本專屬經濟區，要花1,000年才能勘探完。

已達到實用化的ROV（無人遙控潛水器）也是有極限的。ROV是通過電纜與勘探船連接，在海底自主行走的機器人，擅長在很可能存在海底熱液礦床的區域採集礦石樣本，但不適合大範圍勘探。因此，不用電纜、可在海洋中自由潛航的「AUV」（自主式無人潛航器）的開發備受期待。

AUV是一種海下機器人，內置水下攝影鏡頭、感測器和電池，可以避開障礙物，按照實現設定好的路線進行勘察。海上勘探船通過聲響通信向AUV下達指令。

大型勘探船工作一天要花費幾百萬日元，而一台AUV只需幾萬日元。勘探船可以載著幾臺AUV，進入可能存在資源的海域。如果能讓AUV在海中自動潛航並收集資訊，勘探速度將大幅提高。

JAMSTEC已擁有幾臺深海科學勘測用AUV。不過，現在的使用方法是一艘勘探船隻配一台AUV。這樣很難擴大礦物資源的勘探範圍。

整個系統中，替代勘探船向AUV下達指令的無人「海上中繼器」起到至關重要的作用。如果勘探船載著幾臺小型中繼器和AUV出海勘探，性價比將大幅提高。JAMSTEC正在挑戰使用中繼器的多臺AUV連線使用，這也是全球首次嘗試。

但是，中繼器的開發也不能採用普通的方法。如果追求小型化，一旦遇到惡劣天氣，受海浪衝擊，中繼器會上下左右搖晃。這是非常麻煩的。中繼器具有發出聲波、向AUV提示位置資訊的功能。但在劇烈晃動的狀態下，中繼器通信會中斷，AUV就可能在大海中迷路。

多臺AUV連線系統的開發部門的負責人吉田弘表示，「將實地驗證海浪會給通信狀況帶來多大影響」。JAMSTEC計劃通過反覆試驗，到2018年度確立使用中繼器的AUV連線使用方案。

另一方面，如果僅靠JAMSTEC獨立開發，難以降低AUV的價格。JAMSTEC擁有的AUV都是訂製品，配備的聲響通信裝置等很多設備都是國外製造的。在AUV主機的製造方面，日本的造船公司也落後於歐美企業，缺乏競爭力。這樣下去，日本企業將無法累積技術和經驗。

因此，海洋金山計劃還會利用國家經費扶持本土企業製造AUV。從事海上交通相關研究的國立研究開發法人「日本海上技術安全研究所」正在與民營企業共同開發AUV。2014年度，將AUV主機的開發委託給了三井造船，將海上中繼器的開發委託給了IHI，從勘探船上將AUV沉入大海的投入裝置則委託給了川崎重工業。

這些企業將通過轉用現有技術降低成本，在2015年度內試製出可連線使用的AUV。一台進口AUV的價格在2.5億日元左右。日本海上技術安全研究所的研究項目主管田村兼吉自信地表示，「希望將成本降至1.5億日元左右」。

使日本技術成為世界標準

實際上，從海底熱液礦床挖掘金屬資源的技術離實用化還很遙遠。而且，「如果沒有發現很多礦床，即使民營企業進行設備投資，也賺不到錢」（浦邊）。即便如此，日本仍要投入大量國家經費，是因為海底勘探本身就有很大商機。

現在，世界海底勘探產業主要由石油及天然氣勘探企業主導。JAMSTEC的理事堀田平坦率地承認：在這個領域，日本的勘探技術遠遠落後於歐美。

另一方面，僅就海底金屬資源勘探而言，競爭才剛剛開始。如果從現在開始下功夫，有可能使日本的海底勘探技術和產品成為世界標準。這樣，日本有可能一下子扭轉落後的局面。

另外，通過海底勘探培育的技術還可以應用於其他產業。除了能源資源勘探以外，旨在保護生態系統的勘探業務也越來越多。據英國調查公司預測，2010年僅為約2億美元的AUV市場到2019年將達到約23億美元。

如果日本的勘探技術和AUV不僅能勘探寶山，還能成為國際標準，那就能獲得來自世界各國的訂單。日本完全有機會在爭奪最後的處女地的戰役中獲勝。