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! a2 e- }) t0 Y8 i8 h& h 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。 3 S: k: G* u) m/ i
“深海探秘”
' L0 r0 E9 o/ j3 \' S0 B2 y! R 第120期绿螺讲堂
- {! ?1 f" ~! j/ H x$ i 航向南溟
+ J8 B& U: s: I X% P1 m- |+ x$ Y2 R 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 & _8 n8 i+ c/ j5 V n6 a
那深海呢？ D$ _: }* A* w" @
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。 . k# {' o2 s6 f4 w* J2 d4 q2 @" F/ @
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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。
1 Q |' y1 |1 u4 Y0 u# Y+ P 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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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 + s& }" Y& Y! U! U; T
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”。 , H7 T/ ^/ h8 k( |# F" ^
探秘之旅
8 v8 y8 `$ @' ~% ]* ? 探秘1：寻找海底热液 1 ~* |5 B8 p: r, k9 y, a
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
" v$ U) X' i( q! 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”。
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▲古热液烟囱样品 : B: n/ p! {6 _& h" ?
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）
5 s8 i* h# h3 A8 e" p 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。 4 n( d% H3 l& `$ p. Q A v R
/ E" V/ \. H3 o* p7 F% U; M 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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+ v( c" J; ?( H, {( H5 t 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。
" Y. I+ w9 H: }" W1 s/ N0 [ 探秘2：寻找海底锰矿
2 e& \3 Q9 r7 E3 O7 w" k 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 v" E8 R. [ | H
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ O% s0 v4 }/ s$ J1 `$ i
——有生物，少但是奇异的生物； / P. i$ q* F; n; @& e% W# Z* |
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； ) c! C% m# g, d) H% c$ d+ I; }
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 5 w; U/ B# N' Y' Z5 B4 h+ _2 f
' p+ t/ I& l% C ▲海底密集的铁锰结核 / q; T5 {. O; z1 h8 u6 }' e' P
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。 # a5 [5 k+ Q) T4 I) N
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▲南海海底铁锰结核区
3 \& \ L& Y) M" `$ | “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。”
8 b$ y4 W. r# O1 w/ j7 j/ _ 探秘3：绘制海底地形图
# C$ q% y0 O7 a) v, S& k9 R3 @5 y$ F 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） * g* f& P+ m* s) e& r
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？
6 Z8 H7 b; g$ e* ~: c5 j 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。
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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。” - k7 ?' H+ ^; F3 q* r
% o( o2 A, w# {% n9 _ ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 * R6 b' H7 L1 r# P! _( {* {* W
“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？” + o2 |3 _5 f( V& ]& m V
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 % w$ J# {; A# s* S3 U
探秘4：定点下潜 9 L! G4 s# k2 Q& W. x- L: |& d) [
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
1 r, O; Q4 F. y* s1 f/ B 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。 * Z2 l! X1 w$ T& t
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 5 F, M! ?/ t4 ?1 z9 t
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。 % V9 C* [' G" V) q: S& Q% I$ ~" N* Q# q
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未来的深海探索
6 W# K' w- W1 r5 U 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。
% u+ G2 D" ?. I4 C" n) Z, ] 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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“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 % B5 O* z5 E( ?& h1 t" e! J
文字丨余一鸣
S0 Q+ k' | ^7 S+ f 文中未标注图片均来自嘉宾PPT ) A) ^& \# L. P5 z8 {
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3 m1 c4 G8 F/ _) H2 s 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， 8 U1 d9 d1 A0 ?" `
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