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9月15日，上海自然博物馆举行第120期绿螺讲堂《深海探秘》，由同济大学地球与海洋科学学院周怀阳教授主讲，解密大洋深处的探索历程。
6 F' |6 P+ N3 Q3 }2 n- h “深海探秘”
0 n I9 L4 y# T( w. r- H, i 第120期绿螺讲堂 7 Q9 o* {: v; r/ {
航向南溟
) ]0 a. W$ L" O+ C0 F8 S% l 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
) Y0 @/ }5 m- s7 `( G 那深海呢？
. j. c+ }7 ^5 ]/ M- z0 e 在江上航行的人会说：10米深的航道就是深水航道；开采海油的人会说：不，300米以下我们叫深水油气。 0 y. Q, k+ S% S: J5 m% d
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但是海洋学家会说：2000米以下的才叫深海，那里完全是另一个世界。 " y+ v% }: d3 m+ n) v/ q7 Z
今年同济大学主导了两个“南海深部计划”探秘的航次，下潜的最大深度是3850米，我们对从南海东北到中南部陆坡的冷泉、海山和特殊沉积区高效地进行了33次科学下潜考察，还做了国内第一次深海海底科普直播。 ! h8 I6 Z, }8 _( @9 V" K
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 0 p! Z- L: n( Z. ?7 a' ?
南海在中国典故中被称作“南溟”，意思是南边的大海，《庄子·逍遥游》里说：“南溟者，天池也”。这次在南海海底发现的一个古热液区，就被命名为“南溟”。 ( P2 u8 @) N) S0 B4 o( Q! T2 S
探秘之旅
8 Z4 d9 K7 g, I0 n v5 | 探秘1：寻找海底热液 % e5 A! u( m8 T0 s/ N2 \4 S) V
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 D3 |* T0 x" A7 F4 J
现在我们在南海看到的海山在几百万年以前是活火山，这些热液区在那时也是活动着的，几百万年之后的今天它们已不再活动，所以叫它“古热液区”。 * U: F" N- ]4 X5 m* l2 o: E
5 ]& b9 E3 i2 P ▲古热液烟囱样品 $ V& `1 ^0 ~ X8 u! [
不过，在地球板块扩张的区域，现在还有许多海底活火山，那儿就不一样了，会有300多度的热液喷出来。
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▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
: W0 t/ G3 x! S5 f0 m7 i1 d 2000多米深海温度一般在2摄氏度左右，是生命“沙漠”，而热液口就是沙漠里的“绿洲”，有着非常繁茂的生命。 8 j- F/ Y# ?" \# Y2 N& F2 w
3 N% U4 k" P; W/ z5 w' x% W) A0 Z 说到探测热液口，关键在于温度——正在活动的热液口会持续产生高温羽流。我们会先把一个携带温度浊度传感器的探测装置放到海底，哪里热就往哪里走，这样就能先找到大的活动羽流区域，并不断逼近羽流根部。
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知道羽流根部大概位置，也就知道了热液口的大致在哪儿，随后从船体放下这个装着摄像头的电视抓斗采样。
0 K# i8 y }6 |1 a$ D. K3 K 探秘2：寻找海底锰矿 1 c# N" k* p6 }. Q8 d
所需装备：无缆自返式抓斗、箱式沉积物采样器、多管沉积物采样器 2 p% U, ~! D) Z5 l/ C$ W* N( E
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ ; C$ W3 d0 F p2 i1 J1 }
——有生物，少但是奇异的生物；
# I: j" g! y# i, H- P0 e0 a ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； 9 K0 x- A9 X+ [7 E; n- R8 n
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。
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▲海底密集的铁锰结核
8 g5 v% H2 Q" R2 C; d 铁锰结核是可利用的海底矿藏，其中的金属锰可用于制造锰钢、金属镍可用于制造不锈钢、金属钴可用来制造特种钢。 ^3 `( K$ h7 a# Q. c8 l( p, C
8 A/ S* H& M2 _% y* x3 k7 B6 o& D& ? ▲南海海底铁锰结核区
; U9 ~/ b) I1 _( T “这次我们从南海新发现一处迄今规模最大的海底铁锰结核区，并基本确定了2013年发现的蛟龙海山铁锰结核区的分布范围和分布特征。” ) f$ A4 E' A3 E/ J, W) Y0 `$ o" i2 o
探秘3：绘制海底地形图 % s7 w- i8 G- p' x8 I1 Z- X- d/ g
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） 5 i& o+ |/ e- z; D7 O. ^5 z
海底像陆地一样，也会有高低起伏、沟壑和山丘，怎么知道地形呢？ 3 W* B% ]$ D) i g
用回声探测仪，也就是声呐，一种利用声波在水下的传播来测量距离的仪器。现在的多波速声呐一次能同时打很多信号下去，得到很多点的数据。 9 q |6 ?/ R# V9 D; j" B% o. g
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“不过有时候，也会因为航程时间紧张，不能测完每一个细节之处。2010年我们在西南印度洋花了四天时间测了一处海域的海底地形，图中空白的地方就是没有时间测了。” 2 c! l+ M. R/ M) f
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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
5 d/ [* F E* i6 }/ `0 i “即使这样，依然有1%左右的误差，比如从船上向3000米的海底发射信号的话，就会产生30米（大概十层楼）的误差。那如果我可以让发射信号的机器离海底近一点，比如离海底只有30米呢？误差是不是只有0.3米了？” / N" J/ p) H$ `' d# O
% \, ], e! `! Q, v; T! D 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 ! |- Q' K; C3 j" _. u
探秘4：定点下潜
- g( d6 N( N P# q: c 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 . y X4 p/ p; w. M) v3 E
1874年，“挑战者”号在历时3年的环球航行中第一次对深海做了系统调查。一百多年以后，人类做到了离海底几千米的船上遥控水下机器人，美国的阿尔文号在五十多年前就已经能够载人下潜到深海，我们也想要下去看一看。 6 a% O: l& X9 O
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 9 P1 n! e: A5 S/ l! a
一个是我做首席科学家的“ROPOS”号航次，这一次是租借的加拿大遥控深潜机器人“ROPOS”，用的是厦门大学“嘉庚”号科考船。
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另一个是“深海勇士”号载人深潜科学考察航次，这是我们国家第二台自行研制的深海载人潜水器，用了13天，下潜了11次，同济大学82岁的汪品先院士下潜了3次。 / S: P% @+ x7 f! P
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: w2 [7 F# e0 s3 H1 }+ }4 y# B7 J* S 未来的深海探索 / _7 U8 ~0 ^: K" o
当前对南海的开发主要在浅海，而揭开南海真正的奥秘却在于深海。 , O2 r, G3 v) W$ s
而除了深潜，中国未来的深海探索还会用到深钻、深网，海洋学领域仍然有很多我们想做而做不到的事情。 , e4 Q& _2 |8 y9 _2 y- `
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“鹏之徙于南冥也，水击三千里，抟扶摇而上者九万里”。今天的听众如果未来想到深海去做研究，希望能研制出我们的国产仪器，不断取得新的科学发现。 1 g! E+ |1 I$ f4 M8 U4 k
; W: @. r6 i, n1 ^9 M6 x# R 绿螺讲堂 | 第120期
, h; q8 S! n% }* b+ H5 c! m 文字丨余一鸣
+ i& L. W+ C3 K5 |2 I 文中未标注图片均来自嘉宾PPT ; X9 _- y! \ @+ ?+ }
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
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