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: V3 X; y1 v/ X/ J; A/ W4 N. Z 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。
8 `+ v4 X! c( Y7 z# F, d b “深海探秘”
, k4 |0 P) S. m9 S2 D 第120期绿螺讲堂
4 U5 r" y E, e 航向南溟
# w' X% V/ o7 x9 ~1 n5 D 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 ( u; z% A8 w1 H* K
那深海呢？ . q; V' V% ]7 m1 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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2 q, n" ?7 T ^ 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。 8 a& q2 N! b# b
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+ Y, J5 @ Z% q4 I% w5 Q
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
- H$ J( @% @7 T" Z 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”。
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探秘1：寻找海底热液 ) D' q \- A. H% M2 L
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 6 {' {3 P) }9 f% g
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”。 ! I$ ~8 ^6 h* k: c0 R$ c
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▲古热液烟囱样品 / C" Z$ X1 U. X4 _/ w
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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3 B$ ^* l3 `1 H1 H ▲全球海底热液分布图（红点是热液区） $ R; ~: X8 d: A3 z! g& E Q
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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T) Z, Y$ \" 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。
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6 R+ I6 n4 z Y2 G0 E w 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 k6 D' p, \( ~' x: y$ s, Z 探秘2：寻找海底锰矿
. v- V, o, w$ C: I 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 7 [: s0 X+ V9 U: ?! l
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ $ {, b" A ]; c: _
——有生物，少但是奇异的生物；
" E( @8 l. x" x p: m ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
' ^# W- y* T! ]3 l/ `7 Y6 T ——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
, z4 z0 q! c B* s# 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。 ( N/ }( Z' K: h- Z
, m: Q X5 }4 h2 N ▲南海海底铁锰结核区
4 x+ k( K0 q: a( S5 {, k1 p( v- g2 T “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。” 2 |+ L) v) @4 E! Y. Z d
探秘3：绘制海底地形图
& C' S) b: p2 L 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） 5 n; N) X+ J) q5 y. O) j
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？
. u h5 v' M! D$ t! u! I- ^7 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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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 8 A1 q2 I2 Q1 | m& 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？” % z* F) r0 {- ~+ B/ u/ _
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。
. n' a/ [3 {% Y8 M7 h 探秘4：定点下潜
3 i% v9 L, n) n, c2 X 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 ) G9 ?4 a" q3 J; s" r
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 i, z7 o, d6 j; @3 ~0 g 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 " F1 T/ H8 n9 `# b
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。 ' k1 A. N3 i; l" `7 E' U* U& ?3 `
4 |( |) ^0 N+ g+ o8 V 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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% n5 y9 L( T7 S( M/ k* @9 y 未来的深海探索
5 r' Q7 h" |% H# W# j# S 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。
* K- j4 n# z$ F9 x, U2 p$ 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。 ; ^' X" \. p5 j: ]; V1 R$ w
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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。
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2 z6 }. _8 ~3 E 绿螺讲堂 | 第120期
( @1 ^: ]" e, \3 o) B: ~ 文字丨余一鸣 8 h0 z4 Y+ F1 o3 U5 X# U
文中未标注图片均来自嘉宾PPT , V0 q5 m, z: N# l7 q% Z- O
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本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， $ w* ^! w/ a) P) r$ j
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