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l' Q6 T' L# J2 }4 i3 k 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。
a: n% T# _- J2 @& u5 n “深海探秘”
& T5 r3 e4 t0 Z+ Y, z' s: f) } 第120期绿螺讲堂
. e; P. `8 g1 s$ o1 o. S 航向南溟 ; W' G5 B! T, X3 W
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
4 ?3 h: X& ?+ _5 C* ] 那深海呢？ ( K- J* N5 h9 D& q4 M! e3 V$ r3 @; W
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。
- L% ^6 k" y. k( O 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
4 X$ f' s% d% P+ {8 h( K# T& j9 V 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”。 1 i8 N- M' ^+ D2 v: U
探秘之旅 ! C' E6 r5 L6 T" i
探秘1：寻找海底热液 ! s! D5 |4 t% F% p: Q' ^4 s; [
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
1 ]4 H F& @4 G4 M* n | 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”。 : }7 N; ]& F0 X1 n% t2 _7 |
* t; l' H& @ `* j ▲古热液烟囱样品
/ w3 P8 X+ K" a' l! z' s! j- Q 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。 + o" O2 o( n" P. x$ p3 K
# \8 X' n! l* J( v! A m ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
' `5 l4 ?1 a3 c3 u0 o( y 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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- R( o% [; `7 Q! k 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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! X" Q3 k/ F! N0 \1 _% C 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 u. s$ i2 T! g; _+ y3 U
探秘2：寻找海底锰矿
+ L0 K" E0 L) I2 w0 ? _0 D- C 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 0 z) R2 d9 D9 v* \
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
2 ~ |# A0 V4 ^- Z# o- p$ \ ——有生物，少但是奇异的生物；
3 g- B, G" p( b% n+ Z1 r, c ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； % c# D1 f; b5 P& S" E. _+ R5 F D( B
——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 0 H# X+ I" C$ z1 C
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。 : I- B' Y, b$ a8 B1 \
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▲南海海底铁锰结核区 + e. f4 \$ \' j0 B+ 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。” ! g0 T- i( u9 l& w+ \4 ]
探秘3：绘制海底地形图
\+ `, o5 o4 r6 g. H4 \6 \ 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
" n g; i& ?3 [ 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？ ' ^8 ^5 ]. ? n/ o
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。 : D/ Q; \0 L! q2 H/ K
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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。” ' F0 A8 ?5 g0 q* Q; ]5 q/ t& A
( Q- l* ?9 x+ r7 J. c ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
3 h! S& u: v( o) J$ p1 ]6 c) W “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？” 8 ~, e* M' A5 h7 _$ i! q
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 7 o& k7 B2 k1 g0 ^
探秘4：定点下潜 ' A5 j$ ?( R2 O& t4 t2 R, f
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
" ^0 y0 j) d2 [ 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。 3 o j9 \! f' ]" F5 Y" e1 j
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
* I/ o4 A6 {; Y4 l 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。 7 o: t% S" l. X6 v; X% f6 B" a
3 K. ^! V) K/ z8 l. H6 U# P" X/ y 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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未来的深海探索
& v# B/ Q3 x8 D0 U) i: b6 ~ 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。 & [+ w6 v ?* N. ?' @: o3 E8 m6 W: {- t
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。 , t5 O2 Z+ ]6 t9 f; `
# V! H5 S% M) e# V; j “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。 3 U6 I! Z9 {$ |9 Z2 o% ^ @
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绿螺讲堂 | 第120期 : R2 D g4 p0 _! M5 s" F e6 q4 x
文字丨余一鸣 9 c! X" o9 n& ~ U! ~& z4 V
文中未标注图片均来自嘉宾PPT & y+ s- O% B: T% h7 j# f
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
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