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0 x7 J! t) l3 _. v: w, i 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。 & U4 a4 i, N+ } @: K4 Z9 N: M
“深海探秘” C8 S$ z2 n) s+ x& N @8 f/ Q
第120期绿螺讲堂
" K" t: o3 B2 u; n$ s* b 航向南溟 ; B6 o$ o2 s" Q0 l3 n; J3 e7 G
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
/ ?9 c9 n8 r; `* w- H/ _ 那深海呢？ ! ]' G' L* f' D$ B5 J8 }# h7 `3 Z
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。 & Z) s) j7 s( W8 P* J
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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。
* D+ x" s) N4 a4 T) J5 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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3 F+ F, s2 k5 A9 o$ g ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
1 z. `7 F; q/ q- J( _' j7 M( E; Y 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”。 0 }! \. w; c `' i1 L/ t
探秘之旅
2 l1 ]; M+ s6 a( U8 | 探秘1：寻找海底热液
8 R1 R& r3 O( A6 i! X 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 2 a4 B0 Y% V1 g4 L
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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5 P5 Y& w- k0 W+ z1 M ▲古热液烟囱样品 , ~5 V# p0 W, D* d7 S
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。 7 J& H7 G' H6 y5 s, l8 t
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▲全球海底热液分布图（红点是热液区） 3 v- V' Z; r" E7 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。
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# L" ~; @. x1 \4 E, B) ^8 t 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。 % y8 O8 ~7 ^- Q: _9 ~
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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。
7 H1 U& v" D0 {0 S. Q. J+ A 探秘2：寻找海底锰矿 + d# M3 O. ]0 p8 ]$ f# M% R# }
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
: |3 M4 j/ Q t 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ % w# l" J5 g4 Z6 r4 d; v- h
——有生物，少但是奇异的生物；
2 {" D" T7 F- W0 { ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； ( F( f; }7 e8 T. N' F) ]7 R9 |
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 1 V: V a: C# N' L
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▲海底密集的铁锰结核 ( C8 F# i5 K+ ?( f, Q$ N
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。 + i/ D3 U' ` q! i
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▲南海海底铁锰结核区
/ \3 M0 n0 l7 L6 k' A7 ? “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。” ) X. o. v/ D" B
探秘3：绘制海底地形图
9 K- Q8 h3 o8 @ 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
0 q! W$ G- O( ?+ E9 G' D3 @ 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？
: H- @6 g+ ~5 i4 T: G, C5 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。 9 C6 e: y, N; D! J
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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。” ) E5 X/ a# {) h, o3 {7 y0 ^
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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
e& S8 |$ N# 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？” : X& ^* \( B0 S
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。
2 ]6 U$ A* z2 t* ~ 探秘4：定点下潜
% F4 F7 b4 F4 L, g& | 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
+ V( @2 h0 e- Y* u4 d4 r# \ 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。 8 D4 w+ u. t8 u4 D, E- r9 ?1 r
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
% n' i" T& Q7 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。 O$ Y+ C' k! T M5 @' O7 u) D8 I! X0 G
+ R E' I% D' p! f6 x1 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。 # H- U+ h( v% X% m8 B
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未来的深海探索 2 p9 s' D j( m* |+ o
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。 / _- i; `, S% r3 F y6 Q t" t: c
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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( O5 e4 S, t# V- ]7 Z! y3 u1 f% ~ “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。 * H {9 i% e1 X& `0 Z# B! \2 b3 G
L4 v+ o. @0 V' ~& m( h* i" T5 ] 绿螺讲堂 | 第120期 $ v" Q" _0 q6 n2 |
文字丨余一鸣 ?+ b% H/ k" b9 q: z0 D0 l
文中未标注图片均来自嘉宾PPT 1 |# A R6 D$ `
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， % H# [0 p+ Z8 {' L1 k2 J
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