南溟者，天池也 | 海洋地质学家周怀阳 - 海洋地质学家

( r" ?. {8 T% L) ]- \; L

0 ?6 t: z+ u3 d6 P+ l7 P8 G

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。

“深海探秘”

第120期绿螺讲堂

航向南溟

- _( ]# ~, [4 r% a" B

你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。

那深海呢？

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。

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。

9 D7 ~. C7 x$ ^9 W

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。

0 T# h* K' J t- D, l) p" x

5 k* S5 \( }& |/ g) f+ s

▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼

) a7 m" _3 V4 h" R0 `* j

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”。

探秘之旅

/ u4 F: c* q, y+ B; y2 M

探秘1：寻找海底热液

所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗

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”。

7 C4 C& a% G. S. J6 a. [0 |5 h4 Q1 D

! D' m+ a2 e8 ]& R8 t8 V' |

▲古热液烟囱样品

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。

: f) |! G1 [, Y K( `

$ D% W# I- v3 S$ Z. K$ V L; E

▲全球海底热液分布图（红点是热液区）

9 c0 n4 }; |/ J" E

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。

, H$ i* k( J1 Z; f/ \# T R9 }" g* }

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。

& N; |$ T _0 \3 O

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。

0 S6 A- w5 I: r4 n4 A

探秘2：寻找海底锰矿

. e; U! V. B; H8 X/ D

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

$ F+ O* j% Z( K" |. Y+ f0 }

不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？

6 ^! W% A# B2 U+ }3 a0 Y

——有生物，少但是奇异的生物；

R$ Z% H: @9 y5 G9 h# E0 w3 a

——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；

) B: U* B' m, C. P8 b1 y

——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。

! a: @7 f4 M. p8 r! s

▲海底密集的铁锰结核

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。

▲南海海底铁锰结核区 

r _: c/ _5 K6 m- A* S) X. T+ N

“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。”

8 Q5 D8 ~8 S% P7 R5 T

探秘3：绘制海底地形图

7 q/ m, U8 c& @! `: J! G. {# [

所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）

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？

1 ~* y* u# Y$ c/ U7 P6 y Q

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。

+ f& p* N3 ]% x) ~8 c) D2 T" W3 T

“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。”

1 j Y" ]* Y! \' @! N1 `8 z$ z

▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章

“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？”

1 b+ x L# v5 l8 g0 \' N

这就是AUV——“水下飞机”的好处。

探秘4：定点下潜

所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器

+ o" Y4 `+ Z! Z* L& r9 o7 V4 {: w

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。

今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。

O7 m/ r+ t# S$ p) V* K6 w: c+ S/ J

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。

7 S; j0 j5 b0 C

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。

+ z: T- L& p, {! R- s

未来的深海探索

3 j0 c/ ]* S3 \5 ~/ P4 ~. F9 m) l

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。

; U- H# W- L4 Q! `7 K: M

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。

, a' v6 r. [ B8 Z

9 v+ _% `- k% a. K( _9 [1 y$ N- b

“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。

绿螺讲堂 | 第120期

# ~: Y: {" r4 t1 v8 l O8 B8 N5 v

文字丨余一鸣

文中未标注图片均来自嘉宾PPT

1 x- u- ~0 t4 s

% Q2 o3 d, Q; c$ \2 r: _- H/ }/ S" T

本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，

: |4 t7 p# l7 M

欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。

0 _: B! B, u8 x) [) N6 _ # B* k$ ] s: x