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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。
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第120期绿螺讲堂
& E' x* e' G! {, ~1 z' o( t1 n3 D; n 航向南溟 * @% _; R! a/ @; k: ?- L4 L
你去过远海吗？有时那里风平浪静，有时却变幻莫测。 ( |; Z0 T. G: {5 i* {5 Z
那深海呢？
! ~. [% {" [. _) p2 \ 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。 ) J7 a1 Z( g6 {8 e; ~
+ j2 f1 s: q" u9 c3 I 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。 ! h L d+ v9 y9 Q7 E |2 ?
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。 * U {1 Y# e& Y ~, Y, T8 l7 Z
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▲烟灰蛸、火山岩柱节理、冷水珊瑚、杜父鱼
. z6 n6 Z# H8 U. @7 v 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”。 ' a1 [* ^5 l& u4 p6 }- V! j' H
探秘之旅 8 [, g+ U- K8 ^" y( h4 G
探秘1：寻找海底热液 . D8 B8 a" G" M) y
所需装备：温度浊度传感器、电视抓斗 7 Z- F% u1 l. k% Y- q9 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”。 % q* A8 ?" V7 e/ [. \
9 S- C: R" C% N+ L4 x$ n6 j7 C3 y ▲古热液烟囱样品
' M* [4 u: b& s 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） % N% \# h1 Y: u- d+ C
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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; S2 \$ b- @: z/ ^# W 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。 , K Q- v, G, F+ n2 s# r" @2 L
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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。
e5 d" F& J/ {$ |7 J2 ~5 q 探秘2：寻找海底锰矿
$ t2 I4 S" ?, \* Z9 H6 {1 q 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
4 D+ |$ j1 X. d# F! T8 V$ e 不过毕竟热液口只是少数，深海还有什么呢？ 3 R( f2 Y# s+ w7 C. ]: |
——有生物，少但是奇异的生物； ' |3 t' Z) f3 ~4 \ F0 ~
——有泥巴，多而且积累了上万年的无生命碎屑； " n1 N8 g4 K& o
——还有“海底兵马俑”，上百万年富集而成的深海铁锰结核。 9 O# Q4 o! c! q/ N5 ~7 ?" R1 n
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▲海底密集的铁锰结核
1 o: ?9 R$ u" E5 P" v: F 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。 % B/ q9 D2 t& l/ c! u) z W
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▲南海海底铁锰结核区
& g- _/ o/ n! r$ R6 l, f0 w “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。” % y# ^& r2 M; l" V
探秘3：绘制海底地形图 5 ~+ b3 ^5 S# _% Q7 G+ N
所需装备：多波速回声测探仪、AUV（水下飞机）
4 {" c2 b% d% x! q9 N 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？
) ?6 l6 C, A8 c5 O8 i7 I- I8 f 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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+ l4 P) k0 \+ n2 b) U- @7 B “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。” : S3 R3 F7 |8 Y, | l" N
( |4 l( c0 P$ _ ▲2013年周怀阳教授发表于Nature的文章
2 A# Y* D$ t% B2 U' ^# x0 {* L “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？” " e( t, c# J. t+ o y, y
O0 {1 N& ~" u2 z$ l 这就是AUV——“水下飞机”的好处。
% |& r: v/ p. y: }* n6 n( B7 T+ r* p 探秘4：定点下潜
$ o' j. @) P# D! l' g. ` 所需装备：“深海勇士”号载人深潜器、“ROPOS”号遥控深潜器 9 o: W/ Z, L& S5 b+ [* ]& V
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。
! B% l" x& P+ [$ x) M 今年“南海深部计划”执行了两个下潜航次。 $ Z4 p, y; _9 h: U9 h3 A ]
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。 1 f5 y. A' C, u; p# n& M" ?
d& Y L6 K# `# t4 ^/ o 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。 $ n0 E* G3 d! j+ [* V5 z2 H$ A
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未来的深海探索 ( k& I8 u8 o1 k. z
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。 8 g: S9 n; B" K, b! E6 D( z% b
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。 / ?. p+ T6 n1 D4 w6 f- D: z' c
* _, K0 X S/ h+ K5 K' T “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。 2 B' U; M3 B3 Q& x+ P- J! ]
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& Y/ h: j) n4 D; o 文字丨余一鸣
0 N( E( p. `+ ]+ a* |* I6 K( P" _ 文中未标注图片均来自嘉宾PPT 2 F' ^) V$ Q# b% J( t9 f* u
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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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