“我向科学家提个问！海洋里到底有多少种生物？”海洋地质学家方念乔回答孩子们的问题 - 海洋地质学研究

“给梦想插上科技的翅膀”第六届全国青少年人工智能创新挑战赛决赛暨少年科学院科技实践展示交流大会，将于8月16日－19日在江苏南通举办。围绕赛事我们还开展了少年科学院主题实践活动：我向科学家提个问！活动自“六·一”上线以来，收到了许许多多青少年的提问，孩子们深入思考、勇敢提问，认真探究和感知科学的魅力。“南海的能源会被采集光吗？”“大海最深处有什么？”孩子们的问题和奇思妙想那么多，我们邀请到海洋地质学家方念乔教授，来听听他是如何回答同学们的提问吧！ 2 d; _- a ?9 D& u9 x

海洋地质学家 方念乔

中国地质大学（北京）教授，博士生导师。曾任国土资源部岩石圈构造和动力学开放实验室主任、中国地质大学海洋地学研究中心主任、中国地质大学（北京）海洋学院院长。曾获中科院自然科学一等奖，发表学术论文100余篇，指导150余名学生完成学位论文，并在中央电视台《东方时空》《百家讲坛》《地理·中国》等栏目和一些地方电视台围绕海啸、地震、洋底构造、珊瑚礁、海底矿产资源等专题做过科普讲座。李锦佳：南海的能源会被采集光吗？ 9 q g( s9 b3 U9 h

方念乔

谈到海洋能源，可以分为以下几种类型，南海也不例外。一种能源称为动力型，它们由海流、波浪、潮汐、温差等海水运动或物性差异所产生；另一种能源称为化学型，包括海水因化学组成的不同所产生的盐度差以及可以作为核能原料的氢、铀等海水元素。这两种类型的能源与海洋的存在共始终，虽说南海也会有消失的一天，但那至少是几千万年以后的事情，不在我们的讨论范围之内。第三种能源称矿产型或化石型，就是我们常说的石油、天然气等，它们形成于特定的地质条件下，而且成矿期都在数千万年以上，属于不可再生的能源，按照目前的开采和利用速度，几十年内有可能造成枯竭。然而，随着科学技术的进步，许多可以替代传统能源的新能源会被人类一一发现，我们对此应持完全乐观的态度。袁颖卉：海洋为什么是蓝色的？ * L& P5 g5 ?7 r( x; M" s$ J/ i

方念乔

中国最东面的海-东极岛

水体本身是无色透明的，海洋一般呈现蓝绿色，是波长不一的可见光分别被海水吸收、折射或反射的结果。水体越深，对波长短的可见光反射越强烈，呈现的蓝色更深。除了可见光的反射之外，海水也可因杂质过多而呈现黄色、红色或灰黑色等。

董帛明润：海洋石油、煤等资源会不足吗？

方念乔

石油、煤炭等传统的化石燃料资源，尽管经过长期开采，但距离完全枯竭还有很长的时间，我们目前大可不必担心“资源不足”。但是石油和煤炭的燃烧会带来一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氢化合物等有害气体排放，造成环境污染和全球变暖。为保护人类生存环境，并节约石油、煤炭等来之不易的优质化工原料，很多新型的清洁能源正在得到开发利用，如发电利用风能、太阳能、核能、潮汐能、海流能，汽车、机车电动化，以及可燃冰、氢能的开发等等，都代表了未来替代性能源的发展方向。这一替代过程十分漫长，要做到“全部替代”还有很长的路要走。李依宸：海水为什么是咸的，又不会枯竭？

方念乔

海水是咸的，是因为海水中含有大量的无机盐，无机盐中80%是我们熟悉的食盐（氯化钠）。海洋形成早期，所含的盐分并不高，由于大陆的岩石、土壤在风化剥蚀后被带入海洋，海底火山喷发也提供了大量的金属阳离子和二氧化碳、二氧化硫等气体，日久天长，盐分越积越多。海水在蒸发-降雨、结冰-融冰过程中可以使液态水部分地发生转移，但经过循环之后，整体水量并没有减少。地球的引力将绝大部分海水牢牢地束缚在地球系统之内，无论海水以何种方式进行运动，最终还是回到大海，永远不会发生枯竭。叶泽平：人类探测到的海洋最深处有什么？

方念乔

7000米海底 中国科考队捕获的狮子鱼

深海底的深度一般不超过5000-6000米，但在海沟地区可达7000米以下，世界最深的海沟是马里亚纳海沟，最深处“挑战者深渊”将近11000米，那里的压力在1000个标准大气压以上，与地球上一般的海洋和陆地环境相差极大。虽然在马里亚纳海沟报道过“狮子鱼”等深海鱼类，但在最深处并无确切的生物记录。海沟最深处存在代表上部洋壳的玄武岩、因海底断裂而裸露的代表地幔的橄榄岩和富碳的深海黏土、碳氢化合物、细菌，以及高温高压条件下的超临界水等。特别不可思议的是，在海沟深处还发现许多微粒塑料，说明海洋的污染形势确实比较严峻。张珈豪：海洋最高温度能达到多少摄氏度？ ! x+ H) l+ }' m$ m

方念乔

世界上表层水温最高的地区是热带西太平洋，最高可达29℃-30℃。一些比较封闭的热带、亚热带海域水温不易散失，如8月份的红海，水温可以达到32℃。深海底水温一般很低，但在热液喷口处（因地球深部岩浆活动而把一部分下渗的海水加热喷出海底）可以形成几百摄氏度的局部高温。罗皓哲：海洋中一共有多少种生物？

方念乔

目前还远远没有调查清楚，已经登录在名册上的各类海洋生物达到20万种以上，预计通过调查工作深入进行，突破100万种不会是件难事。于千航：可燃冰里有什么成分会遇火即燃？

方念乔

中国海域可燃冰试采成功可燃冰的正式名称是天然气水合物，是一种白色固态的冰状物，里面含有烃类（主要是甲烷，以及少量乙烷或丙烷）分子和水分子，不但遇火即燃，而且燃烧后不留残渣，是一种高效、清洁的新型能源。天然气水合物形成于低温高压之下，可以在大陆的高寒冻土带生成并贮存，但在海域的形成条件更为普遍。10℃以下和30个标准大气压以上的海底环境即可得到满足，只要有充沛的甲烷气源就会形成可燃冰。可燃冰在海底储量巨大，远远超过地球上石油、天然气和煤炭等传统能源的总和，但它以固态形式存在，而且易随温压变化挥发散失，在开采上的技术难度较高。目前开发技术的研究思路是，以物理降压或化学物质注入的方式使海底可燃冰气化或液化后进行采集，主要的技术问题已经解决，但在降低成本、实现商业化方面还有很长的路要走。一旦全部问题得到解决，可燃冰有可能完全代替其他化石燃料，获得广泛应用。夏多多：可燃冰是如何形成的？会自燃吗？ ) k' D' B& c* D) D

方念乔

可燃冰是烃类气体在高压低温条件下生成的固体物质，在半深海、深海海底，很容易满足外部温压条件（<10℃, >30个标准大气压）,唯一的问题就是有没有合适的气源。气源可以分为两大类，一类叫生物气，另一类叫裂解气。海洋里生存大量生物和微生物，死亡后的有机部分经过细菌降解，生成以甲烷为主的烃类气体，散布于松软的沉积物中，这就是通常所说的生物气。裂解气的源头其实也是生物成因，只不过年代久远，转化成石油天然气后储存在石化的岩层之中，沿裂隙上升到海底浅表层构成可燃冰的另一类气源。两类气源在海底低温高压环境下都可以被“压制”成可燃冰，因此海底可燃冰的储量非常丰富。可燃冰因处在高压低温环境，正常情况下不会自燃。黎宇祥：海洋除了有石油，还有哪些资源？

方念乔

$ E2 R9 }8 h1 n6 `. `

海洋为人类提供了丰富资源。对于海洋资源，可以划分为多种类型。石油属于矿产资源，它们形成于漫长的地质过程，与石油同属矿产资源的还有天然气、可燃冰、滨海砂矿以及深海的锰结核、钴结壳、块状硫化物等。

+ C; R- J8 K2 w" @" g

矿产资源之外，海洋还可以为人类提供动力资源、生物资源、化学资源和空间资源。动力资源来自海洋水体的运动或物性的差异，如波浪、潮汐、洋流、温差、盐度差等都可以产生巨大能量为人类服务。生物资源主要包括鱼类、藻类、珊瑚等等，它们在饮食、医药、环境保护各方面所体现的超高价值举世皆知。化学资源与矿产资源不同，它们是溶解在海水中的化学物质如氯、钠、镁、溴、碘、钙、硫、钾、锂等，以上物质的提取包括海水淡化及海水综合利用，都属于海洋化学资源的范畴。至于空间资源，它包括了人类从海岸带、海岛、近海到远洋广阔海域的开发利用，如海上运输、港口建设、滩涂改造、海底工程、海岛旅游等都可以归纳为海洋空间资源。

O( A) T) t: f3 Z, h$ p# {4 N% r+ [3 N

海洋是巨大的聚宝盆，在陆地资源大量消耗的背景下，可以为人类社会的可持续发展提供服务，人类在开发利用各种海洋资源的同时，要注意保护好海洋环境。

$ r2 F" D! g; U$ S! V

来源：中国少年儿童发展服务中心

编辑 | 龙晗淼

1 |! |" W7 T& B* b) B _

初审｜张欣

复审｜张瑜 李琳

终审｜续兆阳

( K+ z) ~- P0 Q2 H% E1 \4 a5 F