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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。 # O1 T2 o, d- \2 {' E, K4 k
“深海探秘”
2 D. x; ]0 y2 C, `9 C 第120期绿螺讲堂 ) Z3 f: }3 ~% Z) _
航向南溟 7 L' }/ v/ C( o" Y
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。
2 f) c; H4 r; a+ l; b; | 那深海呢？ 8 S/ N8 G, d3 B0 m) I+ r2 z
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。 9 {$ F( M$ O4 c A& }% B" o. L
# P( c3 z0 V" j: ]) H5 S 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。
9 k/ {/ ~9 @; i8 Z( | 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。 5 L. U% ]; P# L/ i3 t V b) \
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
1 ~7 J ^: Q9 A7 K 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”。 6 {6 B" b3 k& K5 \
探秘之旅 : t; u) W- E3 }. P- T
探秘1：寻找海底热液 4 g' C% W5 ^& U' u# L& V+ |
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 . ]9 W; n2 {! M' ~1 `3 D7 z
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
( W9 _& s, A. Y0 {6 @) b 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。 # d, m+ ]. z, J/ H" |7 `1 }' a7 U9 ^4 H
/ E( f8 C$ b2 L: v5 Z7 k" S }& ` ▲全球海底热液分布图（红点是热液区） $ `- h. r* U( I, R6 O% g9 f: _
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。 & P+ s( F) o: Q. T
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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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1 J" i5 x) m, }8 o+ T8 C K# |6 J 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。
: g0 }8 Y- Q7 W/ r( o 探秘2：寻找海底锰矿 ) ]& Y, E* Q( D% v7 }9 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
% f# ^1 K( w" K6 Y8 n 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
" z' a9 y; p |) }" N5 X! D5 r ——有生物，少但是奇异的生物； , q5 T4 _1 Y8 ?# |% W
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑；
* F. e. {( ~& P% N Y! e ——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 5 W3 Z4 [+ p0 w N
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▲海底密集的铁锰结核
* p1 _+ i1 g) B5 u0 g 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。 + T4 x" y: `3 n% Y( C
4 C1 s0 E& ` U ▲南海海底铁锰结核区
. X: ^% d$ U' ^0 e “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 d/ z) ^& J8 P. {# O% `8 z
探秘3：绘制海底地形图
& Z' R0 \. V! `% [4 R7 {, ~' I$ n! W 所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
6 ~7 `) `$ W3 `3 O, r2 Y 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？ ! [- A0 Y K+ o; L( h6 y l
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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2 L1 V, A0 ^, B! q. 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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3 y- V |# c1 R ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 8 k+ J6 G4 w8 h" `
“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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- I% T' B/ F' u8 l3 x 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 * \0 X* ^+ d/ I3 T
探秘4：定点下潜 , Z' L- A1 J' Y; ]7 j* f
所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 3 }5 A" S4 f s3 B; ]* Z0 ~. k8 a: z
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。 , q+ x! R0 r. ?. C6 H( ]$ d
今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 + \' w# z! T6 Q: o6 A$ ]3 \
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。 . D S3 U" m g$ f7 r0 s6 r" n& l- w
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, p3 B2 [) D% Q+ ^4 l 未来的深海探索
8 {+ E/ C$ n; E/ |/ U& 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。
5 \/ l2 s0 y0 K( _8 q3 k 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。 ( j: [5 R9 G7 [: F1 e
( T, |3 e! t9 }1 {5 v 绿螺讲堂 | 第120期
# J& v. l7 a. x 文字丨余一鸣
% _1 J% K$ X% q( n 文中未标注图片均来自嘉宾PPT # ?3 x+ E' F, r5 X! |5 f1 g5 I
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" Z8 ?! R0 L* V+ }/ ? 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创， g+ D6 Y* ]5 H/ h2 X
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