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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。 " u9 F. Z% }% k% h+ x J* s" p+ c$ R" v
“深海探秘” + t& F8 U" g3 R
第120期绿螺讲堂 ) q$ `, z/ y) o% b
航向南溟
, d! `' c( Y, a2 h' O2 H 你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 % d) }2 T( I3 u8 O3 b. C1 G
那深海呢？
3 ]7 W* P: K+ f. [) E( o; ` 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$ {0 ?# r3 ^3 o6 E8 n. X
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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。 7 X6 x J. y" Z6 F
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 z) o6 @4 T' Q
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 , }: I0 f5 u5 O! {: S
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”。 ; O7 i* ], @, }- u' e$ _9 b' y5 C5 r
探秘之旅 L; }: d* ^) Z" L; m
探秘1：寻找海底热液 9 ]' ^1 o. A! c" p' p! p* K5 c, k
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗
! `* l- O* R3 C( W0 x# a. Q& ~ 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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/ |0 j0 Z" q. W: S: G ▲古热液烟囱样品 0 P, h, u* o% z5 `! b9 r" L3 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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▲全球海底热液分布图（红点是热液区）
. X( I* s1 M: `& {: U 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。 7 A4 a, H4 X- U4 c# {- D# e
9 E7 B1 p* V5 X3 R; q; A 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。 0 u( C% ?" k1 t( b% A
7 @7 c' K2 M. x h 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 S+ X+ o& A- I$ C 探秘2：寻找海底锰矿 ) T; |: G$ [( j9 r9 W' `0 [1 z
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 ! Y& q i. r; o0 q9 t$ f& q, t
不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ ! Y. u1 u( h5 `
——有生物，少但是奇异的生物；
% t3 Q! W/ a _5 B! Z( p ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
7 o; Z9 o3 }+ f1 X$ i5 Q ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 + f$ q. k, Q1 `. q7 F" G
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▲海底密集的铁锰结核
& {) A! F$ a2 S0 |! s7 q 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 # r* `. \8 `* u5 d3 ] i2 |
“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 y |' O7 o# v& J 探秘3：绘制海底地形图 . D9 M6 q0 r2 I m
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
( R9 ]1 _, q& B, `" R 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？
4 q. R1 }! F, Z 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。 5 w5 V" R; ?! }6 ]
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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 3 P1 |+ H2 \3 ?1 v
“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？” / l, k/ j. }3 } x! T; `( x
/ |6 {" c |# N9 U+ [/ | 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 2 o. S9 `% }8 g. N! o
探秘4：定点下潜
! P1 T3 s8 D9 f# K' R" Z5 r( f 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 + {, ~; ^" F* E. r: 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。
. R; [" }+ b- Y6 k9 t2 P1 F 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 0 y1 Y* O7 l7 Y4 v
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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# G, J0 f( m# d; `! l. T 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。 5 X+ C, y0 _) K8 F4 |+ C: s
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' t# y) O5 r% }4 \/ x& f 未来的深海探索
+ @, K _ }: }# t 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。 / u5 V1 o% b2 H! 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。 - X0 m% H( \) _& u4 T5 c
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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。 7 @6 I$ R. ^2 p* C, N) ?' H/ T
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绿螺讲堂 | 第120期
/ K2 x% y1 e5 U5 R! l+ ?3 i 文字丨余一鸣
; r" n5 g4 p, V$ X0 _' v 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，
9 r3 H8 A( T" a+ R* G 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。 ' Y! I+ X( P8 s# H, b. \! m
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