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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。 - o+ O6 Y5 x& m* c9 t3 v5 z0 O. S
“深海探秘”
z9 U. l: E4 Z 第120期绿螺讲堂 6 I* Y2 C* u1 I; C8 ?
航向南溟 . O# P3 a1 k3 |- v5 Q2 ]3 {
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 - K1 Q I7 l4 a2 @
那深海呢？
0 n, o6 ^0 n6 e1 X 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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5 a, ^: |9 |( [8 R6 l0 N3 K' D& E 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。 1 C0 f) t4 ]6 q3 a5 c6 @
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。 + k" d# D" c2 z6 V
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
5 x) O" O) q: d 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”。
) T9 ?, s( i; j# @: V- U 探秘之旅 7 I2 w/ [. R, V1 T0 W7 S2 @, K
探秘1：寻找海底热液 & P2 Q: z, L) D6 [5 `
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 % k$ v4 U6 [& a. I0 e2 f6 a1 S
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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▲古热液烟囱样品 3 ?$ y' s* B) y
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）
1 T7 T. \) s4 h# y* M9 e( k 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。 ( b" d9 ` k9 M2 k# T& h( ?
7 Q# ^7 Z0 B4 ?+ }3 ~; u 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。 & U' d- W9 j8 {, P! Z
9 y' m$ b" `) N- t {& e5 `; P 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 V( q& L. c% K. ?. N$ t) J 探秘2：寻找海底锰矿 ) E4 x6 c& V( e% i3 N+ Y
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
4 R- U e7 m7 F1 _3 ? 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ . `) Y+ r- O3 |
——有生物，少但是奇异的生物； * u4 Z# w. ?8 J
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； 5 P+ }0 S4 c8 W1 {, O8 M0 x8 |% z$ C
——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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▲海底密集的铁锰结核 % I$ F) [7 E d$ e$ a
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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▲南海海底铁锰结核区
' C9 x2 K/ O4 T& }) q “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。” C8 }. H# [! A" l( i
探秘3：绘制海底地形图
* t4 A# \5 P% V- n2 g* }# L 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
" S# z# b6 h% n1 m7 {6 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？ / X* {$ I9 g' c4 X
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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7 a7 O5 [/ E/ L' y% F “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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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
' x1 O: Q! g; d' E/ g% @ “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？” & [% j0 E/ z+ t6 s
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 9 s# G: e6 E3 g0 [
探秘4：定点下潜 - |- \6 ~: v# k5 `. n
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
% L& O! P9 _8 N& P+ g7 c$ I8 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 z' h( x/ K- V
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
" `6 p) m2 w, K# K' @8 z( Y7 ^0 o 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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) F2 q5 f+ R2 M5 r 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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$ Q* K3 T, K7 |* q( t9 A 未来的深海探索 % e" _( O0 g1 ]$ 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。 8 r* ~& Q4 j) Z2 J8 V
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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; { N2 p$ \, d) |6 R* }. 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。
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绿螺讲堂 | 第120期
: u# |$ P# u: G6 G1 y 文字丨余一鸣
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， ; g% x3 u' r2 x6 |4 x O7 C
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