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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。 : P+ o$ B8 z5 r' N7 M
“深海探秘” ! I; L8 w$ f" Z% k
第120期绿螺讲堂 7 D8 |3 u4 ]: y2 @4 t" y: y$ ?
航向南溟 " J3 H4 ?7 B( T I% T# ^
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 8 Z+ k R* {6 ]) c9 w# f
那深海呢？
! |; G; E: P# C* t( I; N6 e0 { 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 t. D8 k. h& l. [2 w7 F
! T$ l) |0 i$ a& a" V& \ 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。 $ V6 ^8 F3 l& k3 G; @9 G' x- r
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。 8 Y% _7 x/ t; r9 n
+ d+ r( ]8 j( x% E ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
/ m6 K( L; g2 @1 K2 Y4 `. |$ f1 } 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”。
4 v) n# U2 F. s, F 探秘之旅
6 `+ I* e: C4 Z8 ~ s, Z- \; d 探秘1：寻找海底热液 , Y* j9 W( J, H9 l' u
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
9 k( n- k, d4 G9 V 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”。 - [: W; v! d6 e* w! d$ F
: n- h i. ~1 J1 p ▲古热液烟囱样品
1 q! g* q; u2 a$ ~( i) o 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。 l: D: S/ h' S/ i0 B4 M9 [
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▲全球海底热液分布图（红点是热液区） 9 q$ W$ V: g5 E* _4 T6 O
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。 ' ]1 b" i- {; s. U
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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。 8 B8 B$ n5 W$ I- U
探秘2：寻找海底锰矿 6 X: T+ V- q9 R+ s& K' 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 ! V9 d! J# l' S! X s) c! G9 f/ p9 U
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ . ?/ d# S. U/ U) i
——有生物，少但是奇异的生物； 1 P4 `) H9 y- L9 {8 o7 n
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； 4 Y5 A/ P) M5 ^/ m2 p' L2 Q+ d
——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
/ M; f& {6 x# R0 K4 H: [ 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。 W, t, d7 w- x$ A9 Y* a
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▲南海海底铁锰结核区
+ B1 o/ I& w1 p8 Z5 j “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。”
6 j2 G" p5 B2 Q" F6 h, b6 u 探秘3：绘制海底地形图
' y8 B' G y6 A$ o; q. I 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） # M/ x |. K+ f! w
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？
9 T- M0 D( O; j5 R$ A% \/ `9 Z0 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。 8 j4 f. N* l5 b. Q4 y4 V' E I
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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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- l8 G3 F% _) u ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
6 a. g8 }! V& T' e$ j “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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8 M" W9 g- G% N& u 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 % X$ C6 g7 q' ^3 l* e" ~7 I& T) K
探秘4：定点下潜
! s4 f* z" N7 A. a% C$ _ 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 8 w h: W9 z6 C0 _% o
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。 1 x/ P0 Z3 t( r9 r+ W5 h+ m
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
! a2 W1 M* v7 ^! 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。 6 A8 |8 o& i# V- A& c
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未来的深海探索 : i+ u8 I8 w3 \, o' D+ Z- [6 E
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 P/ S. b& n9 v* 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。 ( W- A# o. P1 g6 ^/ @
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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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1 }2 h/ R! }* ? 绿螺讲堂 | 第120期
& G# v+ d3 i) p' \" ^5 R& [+ q0 v2 S 文字丨余一鸣 8 P! L! j* b6 D: |- Z# R# M5 m# X
文中未标注图片均来自嘉宾PPT 4 Z ]" X& i, b0 }2 x. ^+ q& H
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. _8 k+ W3 Y4 t& Q6 e* z2 @ 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
; {% j% @" G: y' Q7 J7 J$ U 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。
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