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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 ~4 S( N" c+ F0 L: L6 V9 M
“深海探秘”
7 o+ z5 R4 t# f9 i! Z; g 第120期绿螺讲堂 " u/ y* q7 O8 {" N: e! R5 V* i
航向南溟
N9 g% M5 P: s, k, K 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 2 i9 r% n' h& K. T) ]% h
那深海呢？ ) W1 S# [* N% x( ^0 p$ k) I
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。 5 f) ^2 B4 Q( K, S, i$ b3 ~
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。 ' ^7 b' d, e7 S9 i) n+ B
1 d. a0 R: J d; M! r% W ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
: q/ c" ^8 S/ @+ A3 O' B& b 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”。 9 k, w7 Q4 P/ `: U2 T
探秘之旅 0 ]+ ~7 q, ~( [3 o8 ?! ^
探秘1：寻找海底热液 * b% L8 N; |4 d- i N; v
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
8 e4 R8 I/ p4 a$ k7 p( w 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”。 & E8 N, m$ i4 `- |
7 |& Y, Y9 v( U" ?+ d' [1 u ▲古热液烟囱样品
3 ?0 a' \$ I y6 i3 i3 E 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。 : j3 `$ F- v N( v. ]
# K K. a+ H" u0 U& E! W5 C! @ ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
, o- T6 B* t5 U/ r: ~7 ? 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。 . z+ n; Y8 E% ], \/ [& _
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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。
6 x' L1 ^" p: c6 e2 g$ ]% G! N 探秘2：寻找海底锰矿
$ f1 D; J9 x h& ~) B2 }* ` 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
' n2 _6 _. m a. l9 F7 | 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ * [6 Y' u1 q9 c4 o
——有生物，少但是奇异的生物；
: Y/ {1 E ^- l/ g ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； " h% x0 M7 g I: l
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。
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% j# d, v( {& D( t7 `/ e ▲海底密集的铁锰结核 6 R ?( C8 [$ i) e0 W1 Y
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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, E" q+ l+ U3 y2 ^2 u ▲南海海底铁锰结核区
5 O: N9 Q7 s9 I% 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。” # t$ e. w1 f! s8 b, Z, _
探秘3：绘制海底地形图
1 k" j0 j0 _# g7 C8 ~) d3 k1 f& t1 ^ 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
. a' z' k b5 B 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？ $ n1 h& z5 e+ W- N3 A
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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4 p& _6 s' E- L0 q% W% L7 F ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 0 ^, C% ^$ e& @
“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。 # y9 X1 w2 W$ b$ |) o! ~
探秘4：定点下潜 8 U; _/ z' r9 n4 h
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 ) v `& S& s" u/ c% i% }
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。
d% E) I5 h3 {6 Z$ F p 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
( w$ l" b7 @% H: G; a/ 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。
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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。
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7 @1 R# ]# q; N4 x 未来的深海探索 & u o6 O) ^# Z6 G) Z
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。
3 N" |( U! a7 b, g9 b" o 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。 & E( A8 f; F8 a$ V' x
# o0 J. `7 Z9 W- O( ~) e9 B( i “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。 % R5 Z- j: u6 G! K% K) C6 ]7 l. b9 u
k; T# A9 m% T `/ A 绿螺讲堂 | 第120期 ! o+ ` X9 t$ _5 J& L
文字丨余一鸣 ' ^+ }* {9 r( g& @6 Z4 Y
文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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* t3 K( i' U8 p/ U 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， ( M' u2 j% E: K6 s
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