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6 z: M; W4 v, @ 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。 : Y3 y: z O1 U1 U; ?
“深海探秘” 1 }! c# I p" k# w0 C3 R. s
第120期绿螺讲堂
3 `$ q/ I2 L! n1 y9 W) J! { 航向南溟
% k5 X. s1 G& @. R6 O3 ] 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
$ t: N& P1 Z1 u: `) \, b( @ 那深海呢？
* i6 c) `$ c/ R, b 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。 }! K9 }4 {) L b7 ?5 u- 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。 $ ?% U7 G/ N' C& ]( j
" s' ~+ @% d% }/ S5 M9 X ▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 % r* N/ V$ q( }: I3 q7 x4 U- \
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”。 $ \3 f3 N& c3 g& [7 l( s0 f& ~
探秘之旅 6 j4 X& x8 o6 t4 }! }% D- y
探秘1：寻找海底热液 & G. e2 N: }* J
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
$ X1 s3 C3 d- P 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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) }5 E9 _' i! m2 ] ▲古热液烟囱样品 . b ?6 n* @ M, 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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) n: d4 S6 s# [( L: X+ P& X, \ ▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
- Z8 Q1 l" K 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。 & j% }% e/ M9 ?% Q# t
5 K9 M: o# }4 |; d. J# M5 v: T 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 `/ X! I! T3 @! J/ G1 [ 探秘2：寻找海底锰矿 ) g5 h; P( W, L! T E7 ^- F
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 ' Z( N N* K% W% c$ I- q6 n) ?
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
. ]: _8 ^5 J$ D5 E3 \: K ——有生物，少但是奇异的生物； + n4 P! m: ]8 ~7 e- u
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； 9 f, r1 S9 ~3 H& i2 P: [
——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 # v7 ]# l- r, K: X9 {( 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。 0 s$ I! b; ?+ S. ?3 q0 M
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▲南海海底铁锰结核区 : k7 w$ N* Q( e; s7 _2 Z0 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。” 3 R& Q9 G" Y$ [3 L" s9 W+ ^
探秘3：绘制海底地形图 : d' z& }0 { p
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） ( S4 Q* d6 s. M) X5 c! k
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？
0 ~9 {4 X, I: ~5 ^) \; n# O, Y- n 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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. j# D1 ^8 ~& w8 k5 v “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 2 t% m& f* J/ ~6 A
“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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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 ! V& S; ]- S% O6 K1 }2 A3 Z
探秘4：定点下潜
! t a4 z* e* i% M 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器
: J d+ \5 i- N! U 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。
! y8 x# K7 y# A. w: _ 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 P* } q) x+ M' y' m6 x
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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* G3 g @# f, ^. z( Y2 O6 i9 a 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。 2 k: e1 e) n2 ?$ J
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9 V0 m! L1 }) M1 R4 N3 v 未来的深海探索 - t: i B# [+ O- |5 E1 y( t' H
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。
: }, n6 ~8 C3 X6 b, ~8 T# I 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。 " j. ^* k1 d/ t7 o& r( |
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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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绿螺讲堂 | 第120期 3 ^ o8 Z% G5 E& S
文字丨余一鸣 * [/ t$ S. }5 L" L/ X9 \- p
文中未标注图片均来自嘉宾PPT 9 Q9 q; i6 E$ ~7 \2 @6 p
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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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