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' t [( N: [3 d6 T, o 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。 , Y1 F. a B+ K: p! X# m) ?" g
“深海探秘” , a% ~0 F( v) y- D
第120期绿螺讲堂
, E1 C0 @4 |8 a9 S- k/ J 航向南溟
1 I, p, P8 d' n+ ?9 p% @& \' _ 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
' y s8 q" t0 O0 y9 t7 K 那深海呢？ 8 H8 J7 R% o, `1 _
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。
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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。
, a2 L# T( F0 \1 F) R' o6 r 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。 . m u, b6 F1 t6 q% r3 m
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
- X" P9 p9 `9 H 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”。 " u: C9 P9 A+ X, C4 r8 d- u
探秘之旅 2 e, g! @. k ?2 j$ g
探秘1：寻找海底热液 7 z! P) ~# n/ ]' B$ @
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 7 ^, g3 E! x- V' ?
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”。 " z4 \, @, f+ Y( s0 w0 Z# x
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▲古热液烟囱样品
1 D5 z6 h5 A, e" \# N- c 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。 " `* j% O; I+ |, o, F3 e
~4 d# u2 a$ m ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
* Z( v) K" m7 S' n 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。
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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。 . F) {1 `# L; g9 S$ v* W: |
( V! P* \6 g& u( {- ^7 W% d 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。 : @4 x* u1 | x! W* `+ |
探秘2：寻找海底锰矿
- A3 q8 h( l+ f) | 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 , o" C- W% Y2 v" Y
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
6 i+ z; _% o+ |6 E$ F! X y0 k ——有生物，少但是奇异的生物；
- G$ P# K4 `6 G ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； 8 v1 H* ?, Y, j! Q
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 - ^2 @2 U& p1 G/ c$ o3 L
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▲海底密集的铁锰结核
) W9 I4 N0 q) X9 v( s# b 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。 8 F n4 G+ K, H6 s; @
" l- }. C" i2 p( ] ▲南海海底铁锰结核区 4 G1 X$ W( k1 ?' F+ e& G2 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。”
: n; k+ L0 D: x3 j' m 探秘3：绘制海底地形图
, c2 E1 j) z" n% P4 y% o 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
3 n8 u4 }- d3 m6 E 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？
/ }4 F2 X% F) D 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。 3 ~7 n' A, F6 S D
5 }* f0 x N6 e1 O" F% R& D+ y# E# ^ “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。”
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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 , R: \, m r( q1 u. Y! S& E0 g
“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？” 2 U e9 u, w& @. G9 D. g0 P
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 % e- v) Z) M2 ?% m( l! E3 J
探秘4：定点下潜 5 t! z/ g5 H. t" g/ ^0 x6 S
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 9 ^4 h" y& h8 q9 _
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。 ! m$ s1 X" [& W
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 - |( o: O7 v0 V
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。 % ?: ^ p" m& {6 C
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! y9 O) B' K$ L6 W( d 未来的深海探索 5 v' ^) I* w& r
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。
' R3 I1 i2 N2 s4 x1 f6 e 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。
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# h* M& P4 O, Z, i& X: V “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。
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绿螺讲堂 | 第120期
* a F( a' H9 _0 u k- f$ p 文字丨余一鸣
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， . C' Q6 m) s) h: g0 Q
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