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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。
* y$ {% H* n- d5 ~4 w “深海探秘” ; r0 |8 v+ a" n1 K
第120期绿螺讲堂
} o% Q/ }7 b6 X 航向南溟
+ B P2 C) X# h 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 ; {: s# S4 y. p3 Z, e) F+ M- H& M
那深海呢？
- z) r% g. b: p8 U9 u6 P1 n 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。 - p# W9 W" Z" e& F4 t4 D
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。
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7 k8 l* Y8 P7 ~* y ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
D8 C J0 e3 I; c 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”。 1 Y, u+ P: v5 I; |, ~
探秘之旅
/ C3 a0 J) Z o0 ^4 ~ 探秘1：寻找海底热液 4 A: W5 B5 ~7 {, K4 A
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
' I9 n- u8 i. z: i1 c( r& ~ 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”。 - s6 ]# L1 j( G2 d5 P! o( q9 D7 T
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▲古热液烟囱样品 " t6 P4 z3 g# j$ i! G' f
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。 + I t, _! v" x4 G1 L
, i" E. K) u7 U8 K1 O ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
! j- |- D6 K- A7 M9 w2 R 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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9 ^0 ~+ i5 v' S% Z/ v0 U% o 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。 6 Q. G9 q1 c. }& v! I# m
探秘2：寻找海底锰矿
c* g- F4 H2 j( P6 H+ m 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
1 u7 \$ _ P" w" L 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
% H9 D3 ^1 a; j5 ` ——有生物，少但是奇异的生物； 9 F& _ B* K. B0 v9 ?* ^
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
* S' ?4 }& F: \, {) u* O ——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 2 j+ ^2 B' _% n( g2 h9 o! g1 s
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。 7 z0 } v1 \1 S: @1 Y; G
8 n) `4 W- b" D+ ^5 a6 V ▲南海海底铁锰结核区
. V+ p8 U4 L$ z4 a l “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。” u0 d' O2 J7 G( Y5 i# z. ^4 B
探秘3：绘制海底地形图 ! U: e9 Y$ e5 Y
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） . U7 n( e, l+ H6 [8 A% W
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？
, ~! R, u& S2 l 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。 ) S" j5 L5 v6 {% E$ x( M% p" m
# F8 ]! J1 c0 H/ W# Z3 W, r# s( U “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。” % [5 x% e* A0 F9 w& P# T; M: g. Q
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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
+ W: r' l2 n) R' d4 q8 r2 q “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？”
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。
7 Q9 ~6 Z' l( B& z+ q' c0 W 探秘4：定点下潜
% Q; n3 B6 R' }+ e 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
. a* a) V: A0 M# ]8 K! h# p5 S# _ 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。
) Y2 f7 {, N1 e 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 3 u+ Z7 B/ T% `% s1 B. Z
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。
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未来的深海探索 ( `0 e X6 j% O- J
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。
" m5 |4 b/ c7 M* H 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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( p. u5 h4 `! x/ `: Q “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 5 A0 V1 J' }' w. B9 @4 F( i
文字丨余一鸣 8 K& X( O" P0 W
文中未标注图片均来自嘉宾PPT ]8 X4 B5 M# v. A. u) G4 O
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/ }8 y8 O; S/ E+ ~1 l 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
# S3 K, l Z- g 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。
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