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& s7 U6 j/ b) L 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。
; O0 e" h6 E0 k! t; j “深海探秘” ' M0 |+ l( w+ Q
第120期绿螺讲堂 3 G/ w2 ]% \1 r% C% V
航向南溟
" l+ x5 m) E. M4 B v 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
8 x8 A) g; P' i5 z9 m/ e 那深海呢？
- x3 c! ~4 z! ~8 O, _8 g2 [# I 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。 4 |8 D) f/ F$ B1 Z$ I
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 " `" c& T7 d$ s! k8 G1 O/ a* q
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”。
/ K+ ~/ u; W6 d: }$ E, k( g 探秘之旅
+ J/ z6 R: }( Y4 R, |* J 探秘1：寻找海底热液
- r+ [+ z6 o1 @ 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
8 X" Y: K' \6 {1 @ 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”。 0 T, H# N! H' k' _0 ]
4 s8 [" t6 ^; X1 F5 m4 }& q+ |* f ▲古热液烟囱样品 - P8 M# A* b/ w" A0 V, K5 h! V+ 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。
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▲全球海底热液分布图（红点是热液区） 0 O h& @: m+ S1 t" C2 r6 I% t8 Y
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$ |: b$ T; X8 v$ m5 ~
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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。 % C6 l, o2 R* e: }* x; j
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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。
3 O" s9 A# \1 A6 b 探秘2：寻找海底锰矿 1 l. H: V# K* ?& E9 H
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 , A2 h' j& v: N7 L
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ 4 a b; `% M0 Q$ W8 X; I) P
——有生物，少但是奇异的生物；
1 o* D0 W' [% G/ Y* K7 W3 H$ ~ ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
% {/ i0 q5 A7 J, t8 h W ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 ' Y# K; d, F4 g6 ]
& q, T+ S$ t2 x N: Y ▲海底密集的铁锰结核
% u7 Z2 J T2 B- _. q) W' Z 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 m# ]! x4 x7 H t
' m6 f; q: W9 D4 l ▲南海海底铁锰结核区
, J; M" | `" f$ K+ | “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。”
7 T" `9 Z/ u; k/ E5 r' o3 P8 l 探秘3：绘制海底地形图
* D! ~0 i- K+ D) H, H 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
3 D. m' Y3 e$ x% E! l5 x# n) Q 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？
8 G" s2 T3 o$ ]& l9 u7 F 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。 ! A( @* g; N! U2 S4 _/ b4 T t# h
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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。”
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/ o5 ~3 m S! G3 w ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 ' T/ c; ]6 W; f
“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。 6 N" n6 c- i5 Q4 v; S# S9 W+ ^
探秘4：定点下潜 ) d5 M' b" g- Z2 m" w) ~" S
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 % c, H, k c! j( R1 U
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。 . F# z4 ?* D6 V! h
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
* V/ T5 I* S5 [ 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。 r* U D9 L# ]! d/ m2 F) @5 M+ Z
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未来的深海探索
; U# V% K3 p, c 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。 2 Y4 \7 W& ?7 O
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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% ^+ \ x; n% R# b. p “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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, M, r; ^4 G+ W. d2 o7 y" F 绿螺讲堂 | 第120期
& E7 u+ Y0 }0 t1 T" F 文字丨余一鸣 5 S6 D1 p* S5 J* r& g: V
文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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/ f4 p F# w0 A# }1 R" ^ 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
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