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. ^7 r* v2 ~7 @: M2 Q" C2 I7 Q6 \ 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 `7 }; i6 O* \1 O- l
“深海探秘”
' k& [5 h. p& D6 k+ X 第120期绿螺讲堂
3 L' I+ J/ Q4 C4 E* S 航向南溟
2 X$ i- o; }/ r1 H3 { 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
/ s# F: i3 x/ V% M9 w+ O# \, T 那深海呢？ W+ `. E/ C) a" j% M; v3 v, A
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。 ' N: f/ z# \/ p
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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。 . b+ C- r$ T. k
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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, Y& f6 Z4 m/ O3 Q. Z, p8 P' V ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 1 _3 v: A# \( m/ 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”。
' W% X3 J* A: Q U1 z+ b+ P 探秘之旅 + S# y% n9 U# e$ i/ ?; ]& u5 j% ]
探秘1：寻找海底热液 $ G/ o9 S- `6 W+ C4 H) X' h$ f2 [
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 3 b2 M6 j2 y4 ~) ?1 c9 B
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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' E( m6 @- `$ H. y/ \; U ▲古热液烟囱样品
8 d7 E2 ^% w, z6 c, b5 Z! `( J 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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, Y2 i+ K7 P, u+ S5 X* z ▲全球海底热液分布图（红点是热液区） 4 v% V; A" s) w( p" q) t
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。 - Z# R$ g0 e4 t3 G9 U
+ C }3 t; o+ |& j% w5 E( {& D2 [ 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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% w! ~& E+ v c1 \# Q( A; 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。
) `! _ H' j2 c* w* B- ?. t 探秘2：寻找海底锰矿 + \$ R8 p% p& q x8 Z
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
: W a; R ]2 n0 D1 |1 M9 u 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
$ S1 { B% g8 x5 M9 Q2 d ——有生物，少但是奇异的生物；
$ N, B. |5 A) M$ [" _: g ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； : E4 q4 P& \' C c" i
——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
9 A/ J% p7 e8 b0 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。
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▲南海海底铁锰结核区 - o! i8 l' V5 X8 t% H
“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。” $ e8 U) @/ s. D* r- O; R
探秘3：绘制海底地形图 ( r0 A1 b5 m. m- F% y
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） . }) N$ }8 i. i$ _# O$ A" c
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？ 2 ~9 `( H! F$ e
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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' `/ S5 S% Y4 a- P0 G( A1 R! _ “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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* W/ Q7 a8 j8 f" l8 |; I. W& N ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
1 Y5 n" H L: q2 }% [' R+ ?0 c3 O5 n “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？” ' O/ }! u$ ^& Q4 p
N$ O3 W* y% X 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 1 {2 N& j2 j: w5 g" V/ _ ?1 k
探秘4：定点下潜
( L* Y2 j: P I* H' R( B: j 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 9 S. m4 C( y1 X
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。
; l6 Y( U2 ~1 w: h- q 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 0 q1 B1 y1 g# F% O. k, C
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。 5 T8 B- H- R5 S# z; P5 r) c
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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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( e+ L8 |4 l9 p4 R5 G 未来的深海探索
/ ?7 U2 ?3 g; c$ C5 E, w- ` 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。
* g1 }1 S4 f! h* 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。 ; s9 Z q' X/ Z1 o* m+ Z1 S
/ Q+ k$ w7 v' G" D! K" T “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。 ; n: R, P, a+ B% N( B
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绿螺讲堂 | 第120期 5 u* l7 [8 s7 x9 v, d" C. r! O
文字丨余一鸣 4 W6 G5 o: @, Z- V# O# w
文中未标注图片均来自嘉宾PPT 8 J' J, Z& E. j x8 J3 u: }+ _/ {4 @
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- X5 T/ X2 f, X) i# y0 t6 J 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， 7 g" r$ D3 {0 D
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