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0 S- ]% j2 F) z) M& ^1 s 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。
) r& |# j& }. v4 F& Z “深海探秘” 6 _/ e A/ A! }7 I& p
第120期绿螺讲堂
# V0 B p* r- \) V$ T 航向南溟 . z7 L8 \' J' T
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 5 J- I k8 e. B' A
那深海呢？ 4 L3 i7 f# g$ W1 l/ A
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。
* d9 k( K! t2 P/ j) l* p 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。 0 H( q2 I( @- {: O
/ C$ ]6 Z) i* K, H ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
; _) g# L- B" c' X. O 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”。 & ^, U* `8 U2 C; [- B/ c
探秘之旅
& o E6 s4 X3 f+ O% C% d f 探秘1：寻找海底热液
/ p, E4 ]* `2 d$ I" w: G0 u5 t3 b 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
9 \0 u! D* }8 r( d$ m 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”。 . a' { ?: k+ ]! a& G6 W. L G" }
2 |: x p" R6 h0 V8 T5 h) S5 t0 v ▲古热液烟囱样品 ( c3 X" P: K" _" g3 v L, n# z
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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% H, ]' b- i* W8 I6 f ▲全球海底热液分布图（红点是热液区） 0 D9 O2 T$ Y9 N* B: S7 t8 e6 J
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。 ; H* U- z6 A; G8 Z1 N
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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。 3 i i2 `4 I* O
探秘2：寻找海底锰矿
7 G1 J# N& a0 |- j/ ~) g" k 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
: G- b+ d1 Q( N- w5 m( m 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ 4 F5 R$ c1 t3 f
——有生物，少但是奇异的生物；
7 I# l3 v) E6 z+ b( V0 n ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
' k I0 Z; B) O o' |1 D9 b ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 * j7 Y9 ?0 Y* a1 [" S* v
3 L5 ]' J; |% i/ _6 y9 q1 \ ▲海底密集的铁锰结核
! }6 L1 J6 u2 x+ B" k; `" }' w 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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: U* x# \) Z/ M* ~ ▲南海海底铁锰结核区
/ R, A7 B4 u. M/ Z5 x9 ^ “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。”
* Z, T: y0 y9 R# s: z# L0 o 探秘3：绘制海底地形图
6 y* }& y1 L0 l 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
: b# v: e ^ d# @! k; h 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？ . l6 ^& R9 b: B1 ?
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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6 S. I2 a2 ^8 D- Y1 P7 ]# \ “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
' V# z& q: U: i: g/ P “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。
1 E; y+ Y* m8 {/ t 探秘4：定点下潜
6 Y. T+ Z: g- J' [% d' g- n 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 - ~1 h, s8 x5 D# I* k$ O: M
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。
) s0 O/ \4 P. q) j& c S 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
2 E' N# P e- X" s! g 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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! C5 Q, t" x9 M6 h 未来的深海探索
3 a! @9 o1 ], n% l' S# L! ] 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。 7 W$ P5 ~- g( x+ d; U' 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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“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。 ( i, c8 P5 ^* g. `- n! y, A
' q5 h4 }/ |; r% u" l 绿螺讲堂 | 第120期
' f+ N7 d: f8 P! E; o u& |) u 文字丨余一鸣 # n: ]7 B7 w3 m5 x
文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， % d" ]& d- P K( ^' ]
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