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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。 " R/ g7 E' E7 V/ r6 _5 ^: E8 s
“深海探秘” * N0 l% |$ v7 ~/ `
第120期绿螺讲堂
: d, \+ J, x/ ?; _: R+ z 航向南溟
" T2 d, [2 D5 H 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
/ z, L% R: \5 e. W2 o 那深海呢？
- H+ w2 p( f- d- u" G8 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。
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7 t* H4 `9 E3 J3 k 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。 . o1 m# }8 T* u; R8 O C1 q8 ~
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 0 U3 {% k" g1 R! v: [$ p
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”。
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$ K; s, p1 S/ L# E9 |9 N. O0 i 探秘1：寻找海底热液 + m& ]4 ?' G& Z# _# @+ u, v! f
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
% p: A3 B8 _6 C8 `+ w( p 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”。 / ]! M# K$ H) C9 D- W4 d; y/ T6 N
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▲古热液烟囱样品
# n1 L/ T% G/ B8 c0 a2 I 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）
, U# L8 |1 Q5 P% x) m: G 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。 3 D. R$ u. n7 u1 ^) N
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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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5 D! e+ f$ n: g8 n9 n" ]1 | 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。
! q4 z" G4 Q+ V4 D( N6 { 探秘2：寻找海底锰矿 ( m, I0 U& s7 A2 i7 M0 r# y0 j8 G0 l
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
# ]* L K2 I% G# W0 r* A8 K c( z6 b 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
3 v( ?3 H% }9 P) Y) _ ——有生物，少但是奇异的生物；
4 C- u% B, ~9 F1 S9 r. v ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
1 l: N$ F% V; u' w# j- ] ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 4 J1 E1 }" S1 n( j: I4 G" A
- N* ]/ L7 L; [6 _4 e2 R# Q$ d ▲海底密集的铁锰结核
+ t/ y) R/ ?! d& U 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 # c/ @" r0 J. ?% q# F r
“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。”
; V( ]0 g l) k( e$ N6 x7 E1 j8 F" Y 探秘3：绘制海底地形图
9 z/ {" \! E' y5 [$ u, [ 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
' m: s: G; u' D/ I' k+ i& E 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？ ) C: z4 O# V+ S" I% J+ Z4 c
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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( i: _+ B, j- F4 Z5 e- C “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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- E- L2 Y# Q7 u6 U6 Z/ k# Y# v ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
0 t& { S! F& r% j3 z5 C; v “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？” : E# O' ?/ o2 s9 V! p0 N
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 & M9 W# z% I$ ~2 n3 g3 X
探秘4：定点下潜
# S8 Q% O' I, {7 p: H! ?+ q& ^# r 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 & K5 }& z" P8 O) |$ P- ]# o+ t5 n
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。
6 A9 [) p, h. A' D7 M 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
9 I7 T# n1 X. Y h6 p 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 F' W2 B3 [/ G, u, T: L
% q' u* _: |0 K+ f# w* g 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。 7 \5 `3 U7 p3 d3 H
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" e" C: X4 {/ m8 u( ^* @ 未来的深海探索 * e5 d8 W" b" g( x+ Q
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。 1 M" k. {" D# o- L$ {3 V& }
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。 + b% G8 f2 @8 j2 j' g" Z0 D
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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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, q8 U2 `$ [/ Z( |+ V5 q+ ] 绿螺讲堂 | 第120期 9 M1 v- @, i( G2 h" z5 F' U8 ~
文字丨余一鸣 * | S8 g7 q! ~; j
文中未标注图片均来自嘉宾PPT 0 h, D" T9 G. ]& V) g
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/ Z. ]; ~7 W3 g, L, |% `/ U 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， 2 _( P- e! D: W- @ ~; J$ b
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