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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。 ( V( c1 W* Q/ X5 N6 y3 U7 f
“深海探秘”
4 y+ Z( _) F3 l 第120期绿螺讲堂 % Q/ _- t! m' h$ w5 ]! ?
航向南溟 ( n& H' z. R, |2 t$ P1 y( h8 V% h
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 / [( U" a R1 l, h; ?
那深海呢？
# g, E& t9 B5 N$ I, ]2 y: n: f' [ 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。
$ u! j9 X8 t1 o! _ 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。 1 L, M8 x' G+ R; v; Z" S; `
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
/ @, X; x$ @2 Y3 y2 ~9 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”。 # N5 d. Q% Q' q7 ?7 v
探秘之旅
* u7 M- g7 X7 ]3 G) u: V 探秘1：寻找海底热液 3 O" E6 V4 w9 y' s! p$ f0 |
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 ; z' f6 C7 J. Q4 O- l0 ]+ Y
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”。 / t& l0 Q2 x5 M% W( p
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▲古热液烟囱样品 1 f2 W2 H! F) V4 f* 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） 4 k5 Y. W" i |
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。 8 \3 S; w5 \- o3 H
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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。
# ~: E ], l( Q5 E; x 探秘2：寻找海底锰矿
6 ~' Z7 F6 Q! H2 Y2 ?1 e8 K 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
$ e: Y: z6 ]9 K* M/ ~* ^- g8 Y 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？
# c5 Y9 E, v! ^6 y4 `1 K ——有生物，少但是奇异的生物； _! h* r- d2 v* U1 l
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； . f" ~, z0 [2 B& R
——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
& R4 z; p) [, h8 j4 D2 W" k 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。 2 g+ d+ E2 @9 a D: x1 P
) e4 Y/ C3 d9 B( X8 w B ▲南海海底铁锰结核区
5 f- T ^( ^ W2 L. ] “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。”
0 I4 r* \' y% J7 e- M( ] ? 探秘3：绘制海底地形图 + Y0 n3 |$ z" z6 X, {2 ^
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
: k( Q4 i* z5 P' s# `, v$ q9 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？
( l9 `0 G/ g* {, S5 P* 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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“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。” 8 t- T% |* y6 l' h u1 k, _
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▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章 / q3 d, p" |) A6 @
“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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) \+ G- M' n6 B. T0 `+ i 这就是AUV——“水下飞机”的好处。 . c/ L# y3 c. l5 s$ f5 W; L4 w |
探秘4：定点下潜
V) N; g+ P. @4 j, r 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 4 U) V' e c; B: G; \/ B% x |+ s
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 S6 H6 Y% v 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。
) C* { ^& [# 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。 ) q5 V. h P( x- Y0 _
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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。
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未来的深海探索
1 i9 l9 ^3 `1 `+ @! G 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。
" o, ^! V. C) j7 D3 w 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。 2 C! o6 Y9 p' C* j8 d* Y, m
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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。 + h1 J) M# v4 [9 I n
) n% n d+ M, F4 Y 绿螺讲堂 | 第120期 {. H8 n; l+ f2 K! R& _
文字丨余一鸣
2 K% ]# b( X8 W8 `" W) n) `2 e# r 文中未标注图片均来自嘉宾PPT
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' b( D5 N3 m5 _ X 本文为上海自然博物馆（上海科技馆分馆）原创，
& P! y( @- \# m) Y6 I' s 欢迎分享，如需转载请联系lvluotougao@sstm.org.cn。
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