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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。
* N1 ~0 u4 ^* g8 |* ? “深海探秘” " [( W; U4 U! ]) b- |: h- W
第120期绿螺讲堂 7 u1 f3 c9 w) m- M) A
航向南溟 8 s9 I" A( i, ?# u
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 9 b; T# R+ g5 @* J* A
那深海呢？ ) Q' x/ [. V8 r% S
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。 7 k: f7 d# Y3 j8 V
F n; D3 u& q4 `4 S 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。
h" y- I" m( C+ {% d6 P 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。 ( x K7 k7 E% J0 Z0 x& ~
+ J2 a: _3 c( i1 ~8 M, u ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 4 o- q; k. w" N: E
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”。 5 Z8 e7 X+ L& t. w6 \
探秘之旅 ! t7 t# A3 y) a! U- u
探秘1：寻找海底热液 % [- l6 y7 m+ W) B+ C" k
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 * \! I b3 o+ a* r' m0 [3 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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: E3 d$ H3 B4 g& F ▲古热液烟囱样品
0 ]" I2 C- g/ A z 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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. Q0 V$ `, n) c8 w ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
' G# J" P+ m4 T! s0 v6 x 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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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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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 r$ X' z1 K4 ^% y+ F
探秘2：寻找海底锰矿 4 ^1 X+ H1 r: K7 b5 G
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 : G8 _3 B) G* g* J* l
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
/ y- i0 ^. A% T& C& |' q# B/ t6 m ——有生物，少但是奇异的生物；
9 e2 R, H% E3 K3 `- r. o ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
$ ^$ {9 K0 t3 M1 t5 j- s7 Y! J ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 6 @6 b. u" n" ]; ^# e2 [: V
' a3 N5 K) Z6 E0 l3 _/ s7 |2 N: ] ▲海底密集的铁锰结核
8 {- n+ z4 G- Q 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。 . r7 I$ s- Q- l- \0 `* e& T: n- e
& G& p9 ?$ l! z4 E3 Y/ Y; \- f ▲南海海底铁锰结核区
9 H5 u0 ]( X- p- W( V2 N3 g “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。”
7 _' J4 M4 n; y. I0 Q 探秘3：绘制海底地形图 # o+ o! Y& X5 N; s! ?; C% t
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
, s% R' A# {& F% G 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？
9 R0 J) j8 Z3 R: u) z5 N2 p2 z 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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“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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% _$ B( H) O" [6 O' {0 d ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
6 S7 j& U" W. V/ K% J+ W' |2 i “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？”
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 ( F9 d1 ~9 Z$ Z' P
探秘4：定点下潜
; J1 U: R J6 o$ W+ I4 n9 o/ R 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
" _% X. [; q3 Y7 g. u 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。 ' C$ y" u. F) P$ r
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
; F% [+ u+ h* i& ? 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。
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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。 & E$ ]4 R7 H$ |
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未来的深海探索
: x) _+ b. l' V* G6 Q- }3 x 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! |) B) I7 m( m/ R0 g
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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“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。 4 F6 J* B4 q; j6 f( u
$ o2 S9 ~8 Z; y$ p* f4 D 绿螺讲堂 | 第120期
5 \2 E" U- ~" Y$ F8 y# x+ ?: j k 文字丨余一鸣
5 h4 s5 o: D ~- b1 E 文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
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