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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。 % u$ Y5 R$ |- K# u! ~& f
“深海探秘”
. d# @1 o8 W# u2 T% R0 D0 h 第120期绿螺讲堂 4 X- s6 E* p5 Z
航向南溟
3 P1 Y0 w- f9 ^ 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 & m; p" S6 ?) W
那深海呢？ # M* `4 M8 E7 G) e* v
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。 ; R; D9 z4 D: z$ f c
9 Q+ {$ u! L* X+ K) L; t 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。
, W: N+ s* d9 h* z3 b+ 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。
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# n% n9 j. w3 } ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 8 R4 O2 p0 I6 c* D: C+ w
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”。
8 J% t# T1 T5 T7 L( d 探秘之旅 4 S- m3 i7 w# j4 p/ Y
探秘1：寻找海底热液 : q* t1 K; @) S* a3 j7 ?; m
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 1 ]5 ?4 F6 W: H; e6 S" y( h) I
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 + x, U/ J$ F% B! f& {( x/ M* Q 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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$ r3 P% X. X3 x7 ~* o5 t ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
1 r+ R u0 S$ H: p7 r* b 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。
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. `3 L% v m' }( [( k7 D 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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U' m$ P8 o$ h' c! X; h M 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。 + k8 f- s. {1 M" S
探秘2：寻找海底锰矿 9 B; a& T% g; E
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 . E- A! \0 j& R7 J# w+ x
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
4 M+ @9 I0 Q% y% x+ W ——有生物，少但是奇异的生物； ) p2 _, @0 p) Z; }1 H" h
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
# t$ v5 s1 \6 b. E ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 . A/ L6 {9 g( J( p% C
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▲海底密集的铁锰结核
7 X% e+ P" \8 V/ h) ^7 Y 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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0 }& j( [- n4 s5 b! b; b2 b ▲南海海底铁锰结核区
- i1 f; t" {, w8 N5 v1 a, S “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。” 4 z7 L, s7 U3 _8 P* O5 ?
探秘3：绘制海底地形图
. ~8 a6 b( K% j% @3 z' a( r 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） ) y& H# Z8 p) n( X9 e) S n0 \- 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？ / {, c; @4 e( x( B; 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。 + ^5 E/ ^% W; p a: a* g7 L" Q5 E
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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。” : e" _% L& W- o0 }) D6 e
) z( Z2 J0 p# [, y" U ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 + ?$ J. R2 m( m( H. [
“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？” 3 U. l3 J- e! E# n8 i
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。
9 z7 F: u" q9 K8 a" x9 i' X 探秘4：定点下潜 ; P* N/ f1 t0 Y. c. v! f4 S0 I: h
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
( I/ y; G5 q7 [' J" v 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 Y3 t* w; U, q. @6 r4 N. g! j. J0 I
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 W/ |% Z* E1 A# u" D* }- _4 h& ~4 _: G
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。 1 V& r, ?% j5 |- G- R' A8 }) t
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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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未来的深海探索 ) z0 H# i& z- {$ Q5 T% J
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 \' M. g5 R6 v+ r/ N
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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# E9 m! e: m: R5 \5 ?2 z “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 $ q; o3 o9 a; O5 y# V! M
文字丨余一鸣
B/ f( J- J, Z8 H* J( w 文中未标注图片均来自嘉宾PPT / k' p: t% _. B9 T* y/ M3 U
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0 l, n: i# R' w" N" S$ h- n 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
8 r/ g% n+ k. B& k& \/ ` 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。
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