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9 A1 {. Z% [5 ?% Q* u 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。 / [# N4 P* w n
“深海探秘”
' H) w' x# l2 ?+ V 第120期绿螺讲堂 0 ]! J2 F7 g7 g6 G" z
航向南溟
* S/ A6 W6 q: f1 F- t 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 1 g. ]8 _1 g$ O$ f
那深海呢？
1 ^1 y3 i/ x+ X9 p$ y0 ^% v 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。 ' {. y1 F9 u& f; j! U
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 # Z5 i5 Y& b6 H0 M: 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”。 : r0 ]/ }# N7 q
探秘之旅 9 o& Q& m( G' h/ ]1 N7 f* R
探秘1：寻找海底热液 + J, F4 @) A" U; f, L
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
6 p+ T0 W, H2 c$ t$ l 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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" e& h( N6 Q |3 j5 Z, s/ U6 G ▲古热液烟囱样品
( y+ C2 @5 M: `4 N6 r' e; q/ O' ]& g 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） " l# P5 N! V5 x+ O+ C& Z
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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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 a: ~: v4 @0 b6 P7 @# J
探秘2：寻找海底锰矿 # D: T ?: ~* y* @' c; s
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
+ a; P( z( G* ^+ R 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ / k3 ~2 m5 t' h/ O" U4 p$ R
——有生物，少但是奇异的生物；
: F4 c' X/ u2 J6 e5 h9 u ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； : |7 v6 z7 L, R- h
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 9 i/ K2 x/ T# l: [( y- q; Y: _7 ]( P( B
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▲海底密集的铁锰结核
$ b* z( j" h: E, Z8 R( 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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▲南海海底铁锰结核区 8 E! K' g# V4 i7 ?8 j8 L o+ I
“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。” s5 O# |: @ x+ h* ?( q. A
探秘3：绘制海底地形图 F; s* A! R/ J' I
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
+ v+ c! E# U& b5 N( H8 @ 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' d% m& Q 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。 4 p y7 x0 X7 I1 X' d, D1 b
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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。” 4 M5 X( _6 ]& v. O! y- K
( b: N$ W3 S' @" [( @- b& W- i3 { ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
; c+ C; g7 j4 k# q “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？” & \6 i$ r5 f; j* U& R
4 {( E- |: H X1 q 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 ! i- P, p6 D2 R
探秘4：定点下潜 0 ~7 t- n9 n; B8 N: d% T
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 5 \, n ], D. S* I c, G* m6 n
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。 5 s: M; k7 K$ p7 }1 f
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 + h/ Z. n' R' r# h6 P) _
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。 9 `0 |$ E h y3 C" G9 c
* Z* ^ u3 ~! Q5 ? 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。 4 g/ m u+ Z6 C* o8 j
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未来的深海探索
; G( `5 [' `. \ [ 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。 5 H+ L6 }& W' ?9 T; c9 s L
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。 . S+ c- @" Y8 i7 T
0 Q( f% p. O( ?1 B “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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: Z; F1 e/ F* L, o. [/ g3 x 绿螺讲堂 | 第120期
; K6 i" H& ?* C8 U% e( T 文字丨余一鸣 # ?" S& _- n7 ]6 t, c- ^: h \
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，
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