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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。 ' S6 P- L8 F+ B. B
“深海探秘”
- F3 M; s; ~4 S8 t2 `; f$ i# u! R 第120期绿螺讲堂 * R4 {$ F1 r n
航向南溟 2 i# c0 O+ C/ x7 q
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
1 e( }, z) C. v' B* Z 那深海呢？ ( V% W8 Y3 a6 ]/ W1 _
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。 # N- k3 @% s5 T/ Z! Y8 w
- I; K" N# x q6 w G, V) C 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 F4 n k5 f- k( h 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。 ( R- V9 q4 t6 C- p
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼 7 z/ K5 B2 v6 N% b& a) S4 Z
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”。 7 h$ t8 D4 |2 u
探秘之旅
5 K' ?# _( ?) K 探秘1：寻找海底热液
; V5 a6 A8 O& @8 ~, _ 所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 6 S4 j% C1 i9 d8 k7 ^3 C* 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”。 4 d! [7 H/ M9 G0 p* p4 P) _* @' [
7 G9 y6 x& Z4 J ▲古热液烟囱样品 1 B. @; j+ B. C& |9 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。 l7 h+ {# ]+ p. l8 P9 a! r
8 [2 x8 V$ V, _0 |* ?* f" T ▲全球海底热液分布图（红点是热液区） 1 B( Q/ ~+ A: W7 z% D3 G5 x1 v
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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- j: u k9 l4 d) `8 C8 }5 I' t6 o 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! k! k4 V- q; c3 v5 g
* `4 Z9 \1 D- c# w' R, ~ 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。 ! @' x: l) |, e" X" c9 }
探秘2：寻找海底锰矿
8 P' F/ `& N+ B" D& P% V; c 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
7 ?6 [( [. }3 @3 i$ y 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ 1 b7 d& ~1 k8 Y, L5 p! W4 z/ ?* F S
——有生物，少但是奇异的生物；
6 `" c2 n. `- d! {& N. W- q ——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； 8 U2 c0 ^5 M3 I/ [" A* K! L
——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
, O! O5 C( F6 i 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。 ; M( |) J' C9 X
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▲南海海底铁锰结核区 ; L3 S7 `3 T+ d) j) Y
“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。”
" r% u0 ?) E+ K/ {6 E 探秘3：绘制海底地形图 2 |6 o' z+ w; Z! }9 X9 W
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机） 0 k* E/ Z; r5 { x5 t# 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？
1 p- q6 v& p. q7 w/ H/ 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。 0 ]2 ]$ c/ G% T4 d S* {3 Y
% q) }; C; I+ B. X/ r7 P e M “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。” : r* O! q. ]7 W4 d
! j5 G, b$ p' |6 V ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 % {/ m8 D. B8 X
“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？” W; c0 N% C! B; [! }
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这就是AUV——“水下飞机”的好处。 0 o9 m3 [0 M! ~/ R$ x+ V: N
探秘4：定点下潜
+ v7 [+ ~# s' {, U# t9 K 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 S/ [+ c& ^3 L8 P
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。
! ]! z, W8 l9 f2 z) D9 e 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 3 ^! s5 U) Q8 s r: ]5 {4 s: [2 x0 E
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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' g7 K7 y4 Z1 q& P3 Z( {4 t- s6 p+ b 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。 ) z" j; R t# A
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未来的深海探索 % f$ Q/ K7 v' \
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 g5 G+ p- E9 U8 Y+ h8 X
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。 . u7 \5 Q1 u/ H; W- T2 M
% t* @9 U3 k8 W9 }. k “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 J( d" R) |+ h, D$ @/ _* \
6 Q D; V; `' ]& t- z 绿螺讲堂 | 第120期 , Z& Q% Y$ H# S
文字丨余一鸣 8 m3 ]! L& g+ S2 `0 e$ N, ]
文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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; ?0 p6 z: a- i% x) h 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
3 ]: Y1 y t4 r3 J. b( u6 C 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。 + f1 v# b$ P* _3 V. h( ~# G4 I
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