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2 r. e0 l# |% H3 F7 A5 b 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。
4 w/ f6 d0 E3 p “深海探秘” 7 k2 I" J( [: }, d. g- z8 X
第120期绿螺讲堂
6 l* }$ g5 G7 U9 o* l4 R% d 航向南溟 % T5 q. l# n, g5 ?5 g8 Z2 m* @
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 1 J" u3 V; l; ]7 {
那深海呢？
# M/ S- J! k" q" K, Q8 } 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。 4 H; k$ d1 a& D9 I6 K( M
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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。
3 \9 z5 m1 M$ R/ j, 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。
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3 F0 E) D! A% X6 O, D% k( J ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
q6 P2 f- J* o5 Y- \8 t3 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”。 - X5 n; i; P8 M) m2 W7 k8 v
探秘之旅
2 A* P- {+ M w* E( D8 p 探秘1：寻找海底热液
# v( h( z7 K; p# `% r/ I @ 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
1 d9 H6 P2 i* k5 h2 c1 o. 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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▲古热液烟囱样品
+ r7 G; }" D% U1 Q$ U6 T* K! c 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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1 K' H2 s5 r8 y* i; b/ D ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
% m9 u2 m( T% d8 q3 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。 9 ?& E6 s0 L8 W1 {" O1 ~+ p
4 B7 n% S/ L: d+ {; ~' [& {% j 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。 ( |5 }/ w0 E8 x, g$ k
- V/ r8 @, I# z3 ~+ Q 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 t! ~% P8 C" p$ A+ `5 Q" ^8 l8 r 探秘2：寻找海底锰矿 % `4 [3 L6 T$ D
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- R. S* { K9 h1 P 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ & \" u( `* b- c1 H# g. G+ U
——有生物，少但是奇异的生物；
# Z9 P7 d; {# j8 o0 C4 [ ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； 2 l1 u. z6 c' ^% B* ~7 ^
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 . z% Z. K5 X+ }. P8 P
, f3 D# h# Y: m2 H% R! Z. v/ f ▲海底密集的铁锰结核 8 e4 |1 ]1 E3 Z
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 ; A1 o# G8 |8 X {9 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。” 5 d1 D( I6 U4 y8 h" O, H' g
探秘3：绘制海底地形图 ) f) W$ |4 M+ A/ R
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） 7 n K9 o" ^6 \ D
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 b8 N2 U" g7 h; o6 s3 }9 [8 _0 }
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。 # O) b" W6 ^# {6 Q
" w/ }' o: r& S' y7 U “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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6 T! z! e3 Y% G2 B" U# l ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 4 j$ d3 s+ ~( w5 K
“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？” 9 a. |7 b, O w% {
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 6 X; F T1 l/ Y# L2 X
探秘4：定点下潜 ) _" ?% a0 H5 G, f
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
6 r# w* V. H" y 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。 + g5 n9 S* N6 G4 i# ]( }& s
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 : E c2 S$ |0 M, M8 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。
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7 m5 \9 z/ z& Q- M3 i* M0 w; ` 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。 3 c3 U$ ~0 J( c9 z% B' A6 t+ \
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未来的深海探索 ' y6 | B/ M. S1 q p
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 x! i: s) D+ L$ J _# y. 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。
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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。 ' X. ~1 A+ R& ]8 N$ ?
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绿螺讲堂 | 第120期 9 F( C* B9 {$ [' C1 x& k7 b* T$ z
文字丨余一鸣
3 Y) }( q6 `" C% H/ M7 J 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，
* b* L9 r0 a! s3 Y8 s3 w" T$ \; t 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。
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