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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。 2 @' }0 H+ _0 A6 E7 U7 S
“深海探秘” 0 P( ?$ { Y& p) m( A b
第120期绿螺讲堂
) w" A1 r+ u7 U( f+ g2 X8 @3 Z 航向南溟
- E9 U( D5 `/ l( {( h. o6 S# y) L 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
1 k9 R& }7 L8 z6 y9 [6 C+ K2 i 那深海呢？ ' _' E% T6 ~; z- 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。
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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。 * Z" B% E/ J' o' w c% ?- 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。 - M4 E& t* M/ V5 T) o
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 ( P2 ?* q$ @4 Z+ T* t: c
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”。
; _$ O! C# Z3 r$ [( r4 B 探秘之旅
+ x' B; t4 x. f 探秘1：寻找海底热液
3 _7 Y' \1 E9 G; o' @ 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 ) G8 A+ ?. u6 k" @
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 r1 f) \$ {3 h* ^) G6 ~
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▲古热液烟囱样品 # r B; j5 |& D; K) ^
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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+ s0 u# r: |2 P7 x% |2 a+ @9 g ▲全球海底热液分布图（红点是热液区） 8 j6 Z% G& R2 S7 t/ W
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。 2 F# g; }4 E0 ]
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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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0 I0 m. P7 ?+ l+ A) w/ s* c4 k, C 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。
; Q, Q* h' {. m! W, ? 探秘2：寻找海底锰矿
7 B' ^$ i# |' {3 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; b$ ^; g# z5 | 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
* o; I" e" C. E' ~ ——有生物，少但是奇异的生物；
1 l- m4 c: {" U1 y9 R! E* O% ~ ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
. ^& ?7 M& S# h; M e/ I" ~9 V ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 9 l* h l. D3 }' r# m
" ]! k) M7 x6 l( y ▲海底密集的铁锰结核 0 v$ C6 ~% s) \: r% S
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。 $ H9 _' h! l: R" Y8 m7 z+ l
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▲南海海底铁锰结核区 ! u( `, r& w i5 j7 p
“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。”
! m' o* W3 P J 探秘3：绘制海底地形图 & e7 w( E( D: v, D! J
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
# r, i3 k; J1 R5 [. r y; c 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？ [" e( G$ W* c: m8 w* N
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。 ) [# ~- f4 t) d2 T: j! 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。” , P% i8 v; Z- }! \$ O& }
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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
1 [) H) G) a0 I' ?# 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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. m) c! d' m( [! a6 _ 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 " o2 Q; d* f4 c- I
探秘4：定点下潜
" s) ?4 V) y- M) b2 ]+ n9 E 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
% F9 T5 P4 P9 y, p1 n$ k9 | 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。
: l/ z1 Z- }/ j H# r4 h 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
6 ^3 G% I7 g! L! w, Y 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。 , \: d* H9 v2 j5 G4 q: F; t$ d% g" D
9 @0 N5 l, e% ?% n9 N6 t1 a7 _ 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
; [1 N, G! {0 G8 u# w+ I 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。 - C( I. u8 n& d+ A. t
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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+ P+ H R+ ?6 D “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
# R: [3 a! @. _0 C; W E' i) Q 文字丨余一鸣 * q" v9 k6 A) L- ?" K
文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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2 M7 I9 d( y1 y- G$ J 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
. q! b& ~8 Z: a% q 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。 8 w! q6 A* o. L# s1 z( q( ~; i! O
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