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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。 : F7 G' S# ]7 A& S
“深海探秘” : \7 e% |2 U0 o, t. o
第120期绿螺讲堂
B- ?; y$ X4 Y* o6 S) @$ c$ [* |- i 航向南溟 # ]1 B8 v3 T: |% \7 @
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 : K! u5 M" C. r
那深海呢？ 0 v- u {; Y" @
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 E! q. M) @, ^* q3 {" Q* g
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。 ! W- M3 w- @# ] t1 K& Q: D+ I
+ _2 R4 u8 R& W$ j4 b ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
A0 l' w" e0 L9 w' K, w' Z) P 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”。 + {2 s7 L& @+ i
探秘之旅 7 \) y3 s2 B$ K' P
探秘1：寻找海底热液 & p5 {- N) G: G" l- G8 A( D$ u# W+ \
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 J5 H9 K6 a* ~6 P
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
4 ?* T+ s) A& K( |' c7 z9 b) t 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。 , A0 Z' ~. x" N# R+ w4 G
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▲全球海底热液分布图（红点是热液区） " y0 A3 b3 |: A
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。 / {4 c" \; }! v/ V+ [0 j" ~! V9 ?
8 t: d6 z* R; P( I 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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& a6 ]! t; i+ [ 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。 4 u- |* v& J0 z5 I& `7 d* w3 l
探秘2：寻找海底锰矿 / }$ ^. _2 o- a: g9 A
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 ! i: Q* r# J$ U# f# r: J
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
7 V, W0 Y/ L3 g4 ]: n5 } n ——有生物，少但是奇异的生物； , f g# A/ s* T8 Y
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
+ W9 r' |. _" t. E" 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 Y: V1 B5 y5 }. u
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▲海底密集的铁锰结核 1 g8 @' |$ h4 E& @8 ]4 E
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。 8 c) ~7 K2 D4 O) c5 _0 P, u
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▲南海海底铁锰结核区
! M0 L' r# ~3 \+ m5 ? y4 a \ “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。” + G1 a/ M; P/ n) c
探秘3：绘制海底地形图 ; D3 m$ _; j7 T2 Y- E
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
4 c; y, R; F$ T( ~# F/ h 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 a" P7 ] c/ I& S, S% i
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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) C2 W0 ?* Y8 c' u' `6 ] “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
6 R3 v0 o; S9 k0 u9 W9 Z8 V “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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! v# P2 I: Q7 H- y6 N1 O 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 ( g$ Z& X, D- ]' Z/ Q( j
探秘4：定点下潜 4 C; G, V$ o) i' n% f& a) D
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 # s$ z& w R# X# r1 v: O0 o0 X
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。
8 u' m4 @( _9 v$ w6 E0 i! @$ P 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
8 i+ r( u8 E& n3 Y$ m7 x/ f 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。 ( t; h6 d: Z/ Q
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. L* t/ M& O1 e0 D+ D 未来的深海探索 : q/ B" M" N: E- L+ u
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。
0 B0 @4 F. ]) H# s) o, R 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。 - ?) N$ f! v* v6 d' N, u
, r4 q! O& I, v1 W “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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/ Z7 c6 o5 h( v 绿螺讲堂 | 第120期 & t% A2 C% N" l0 [. j4 C1 V5 D2 { y" j
文字丨余一鸣
) b2 G3 L4 S; E2 U 文中未标注图片均来自嘉宾PPT & {/ s5 K. E% u
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O! y& `$ ?, V3 R+ R 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， " {. k6 r. G( S/ D
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