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' J+ [/ \5 q* i9 e 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。 $ [6 y/ {8 j" t% k+ E
“深海探秘” ' z2 z; N# q( c
第120期绿螺讲堂 7 ]+ a: d/ U3 \* x5 f7 Z
航向南溟
4 F. H& d8 |4 {* o0 I' U$ H, u 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
1 j, {3 D7 u( x8 ^" S 那深海呢？ ) i9 r1 q( M0 v1 R$ { b
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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! g7 Z8 }; {- [4 Y3 } 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。 " s6 J3 Q6 e0 @! m, K- l
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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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 ; t+ }$ S! Z& g3 U. d( i2 h* m
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”。 $ C1 W! H2 U4 o' j( n
探秘之旅 6 s- E' w6 m+ N# O5 N
探秘1：寻找海底热液
4 b$ o2 H# o3 Z 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 1 f( [8 G5 O9 Q0 ~2 t" a
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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8 J. \6 C7 a4 L/ f* i. y% M ▲古热液烟囱样品 4 X+ U% `% o& _* c+ r* w
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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▲全球海底热液分布图（红点是热液区） ) [4 f$ e3 L+ v/ v# d2 A7 L
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。 # O" |, H0 `& e7 E! N
探秘2：寻找海底锰矿 9 i( X8 T( \# U
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
+ ` i7 X8 G+ z$ k+ l7 y 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
7 d1 d3 _; L) @& A ——有生物，少但是奇异的生物；
. s- @4 q* t9 t' `2 E( s9 c ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
# b) _' g. Y& {: w9 E ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 7 U+ A2 B7 @+ Y/ q' T# v
; L$ w+ L* Z) k& q1 ?0 B ▲海底密集的铁锰结核
5 Z) l% ^! e: z3 ` 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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" P$ m; R: `- h& N" N6 U ▲南海海底铁锰结核区 ) h. l! Y) D! B5 M! R
“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。” 0 ?, v# @$ D* }$ ?2 D
探秘3：绘制海底地形图
3 |9 e) N" T7 U 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） 5 J4 |" f! p* Y1 S( y6 m4 u
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？ 3 L x% b- i4 s2 {% g" s( X1 M3 Z. K
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。 % B# d7 D7 E9 v* ^0 o4 E c
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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。” & a4 Y; k: U$ X2 P- b
/ u& H/ c2 X4 \& s9 f4 n ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 % @3 M3 ]" x# t
“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？” - P* S4 {# ^$ B7 @& M
7 _& `$ ~( o" o$ I 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 % i/ R" a' g9 k+ I; d, S0 V
探秘4：定点下潜 $ T3 S0 U# E# _& q4 c3 X' V
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
7 s) A+ Q T) 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。
7 x8 |# A- c' |' s4 v 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 ) g! p, B) }$ v9 d% i5 [1 P1 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。 - e- P7 T" C/ C$ _6 u7 M
$ M" s$ I1 s* o9 [2 s. [ 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。 8 F7 i' y2 B/ Q. t
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3 V [2 r" b" P C1 C1 b 未来的深海探索
' g! S5 h; g) d- ~ ~2 _ 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。
/ Z" t V4 @+ c: u3 Z5 ]- `6 \, F 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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, A5 l0 v* M: I& h1 s* ?5 l- p* n “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。 9 P/ p: U+ L* l
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绿螺讲堂 | 第120期 % r; k) O- p7 A. F' {6 c
文字丨余一鸣
: C2 K# V G/ S0 p 文中未标注图片均来自嘉宾PPT # k9 h- K: R' P8 w. o( W
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) F& R$ z2 j1 Y/ B) O- j 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
0 k! `% z* Z# Z U; g4 n* o& B* Q 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。 6 h5 v2 g' |+ l9 N! Z5 T
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