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/ K: P2 q, s% f3 d. @2 k7 o% 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。 + _4 }$ A7 P. {2 b1 E5 j
“深海探秘” 8 M5 d+ k& `3 w; ` T' T
第120期绿螺讲堂 * x" N; P. _* ~! V& [. G
航向南溟
" _& s+ Z; k1 o: K/ y 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 0 |" t, x: y0 F! O" A0 ^7 z& ^
那深海呢？ . n! M8 d# F" j) ?) m
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。 1 _/ x! I0 \+ m- V2 q0 W
/ b2 A0 }, @* w: I4 ` 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。
8 T' ~, h. X% `: m! i3 \# O 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。 4 R% c( E( s' `& k& i0 _
* \+ V) E! q( |& p ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 7 i0 N2 g6 T5 p! z4 V
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”。
7 u0 M* V2 B6 t2 S 探秘之旅 8 @- o3 ]' d# E8 Y, j9 b
探秘1：寻找海底热液
: T, f, h; N8 k; Q 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
/ u2 p q1 X- C9 K2 U 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”。 3 t$ c1 C) w, P# A: M
; y& | a# D+ } \# z3 W ▲古热液烟囱样品
! q( ~" w% |+ b! j K; R- 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。
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▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
4 p9 y: O4 s% [ h& q7 B" P" W6 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。 * X8 N& Q" [2 @* f
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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。
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/ g5 c4 Z5 b$ D- i( Q$ x& g! o3 [& F 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。
( E* h3 C! |/ ~# G7 f: v: F* _, a 探秘2：寻找海底锰矿 6 Y* a. F" r/ j5 l4 P$ U
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 - V. x1 q6 o, e# M# o$ V! C9 C5 M
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ * i2 I, C( q& `0 i' E0 T# g: s/ h' w
——有生物，少但是奇异的生物； 3 r i$ G) p" s: V" k4 N
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
6 f0 l) p* F5 J0 A) [6 P3 C ——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
& q* X- L( P3 ~( g; l 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。
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▲南海海底铁锰结核区 % _6 ?# f- `9 Q; 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。” , P! \/ D+ H+ t
探秘3：绘制海底地形图
6 f1 i; A2 d/ b) l 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） - l) v& h) a8 U& X- N
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？ : Q2 t# ~( n* \7 {
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。” H* A! h$ d8 S2 ~$ i4 s! W2 f
8 w. e! S+ L: p ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
, V& O) }. E# } “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 v& `$ `$ B; y- n+ }" \ 探秘4：定点下潜
* J1 \" z5 S, u; V( j% q* G* o. b7 o 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 , W$ U$ V$ w. j" c' h; o, j
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。
7 M) t1 W7 V! o( }+ q/ f 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
7 P2 z9 Q) ]6 b5 N' r 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。 8 u% Z/ G+ _: L ^ y2 w
& Q2 y& L! x5 e* i8 N 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- G- X0 O$ X$ S! w
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% \9 i- D! I: b# A 未来的深海探索 0 u/ ~" ]& a( I* U- V e
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。
; e; U8 Q$ {6 r! z) ]2 B* r) g. J 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。 ! S8 R: X1 L4 k; | t8 L4 w" G
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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。 ) P. [9 Z, e. ?# N% y
2 P2 W2 e9 m8 t( N9 L/ t 绿螺讲堂 | 第120期 4 e$ O" h2 F% r/ o6 z
文字丨余一鸣
& c( a/ C" {6 `* i 文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
. J: e; t4 d$ f 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。 - F: @4 P- L) P( L# |* n
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