“神奇”·“神器”·“神匠”——揭秘中國對大洋深處的探尋
16世紀人類進入海洋,21世紀人類深入海洋。
經過長期努力,特別是黨的十八大以來,以“蛟龍”號載人潛水器、“科學”號科考船投入應用為代表,我國快速挺入“國際深海俱樂部”。一批批海洋科考的“神工巧匠”前赴後繼、齊心勠力,駕馭著各式國產“神器”,將一幕幕深海“神奇”呈現在世人面前……
“神奇”:高溫、高壓、劇毒,竟是蟹蝦“天堂”
在西太平洋1700多米深的海底,“科學”號獲取了這樣一段視頻:如“石林”般的硫化物矗立在海底,一股股“濃煙”從“石林”中噴出。
是不是像極了陸地上的大煙囪?
其實,那股“濃煙”根本不能觸碰。我國科研人員測得的“大煙囪”噴口最高溫度,竟然高達370多攝氏度。
雖然科研人員根據液體顏色不同,將之形象地稱作“黑煙囪”“黃煙囪”“白煙囪”,但它的真實學名叫“熱液”。
中國科學院海洋研究所研究員張鑫說,海底熱液區的成因在於海水從地殼裂縫滲入地下,遇到熔岩被加熱,溶解周圍岩層中金、銀、銅、鋅、鉛等金屬後,又從地下噴出這些金屬經過化學反應形成的硫化物沉積到附近海底,就像“煙囪”的形狀一樣堆積起來。
“神奇”二:冷泉。
深海裏的神奇,不僅有熱液,同時也有冷泉。
遠觀深海冷泉,晶瑩的氣泡從海底不斷冒出,像是小孩在玩吹泡泡遊戲。
冷泉也是一種神奇的海底現象,是指來自海底沉積物中含有硫化氫、甲烷及其他富碳氫化合物的流體在海底表面的滲漏活動。相對於熱液噴口,冷泉流體與海底溫度相近,故稱為“冷泉”。
熱液、冷泉,名字聽上去水火不相容,但中國科學院海洋研究所研究員沙忠利等科研人員首次發現,沖繩熱液區和南海冷泉區存在多個共有優勢物種,包括潛鎧蝦、阿爾文蝦和貽貝。
對了,我國科學家首次在南海海域發現裸露在海底的“可燃冰”,也是在冷泉附近。
今年,“科學”號共在中國南海海域發現兩個存在裸露天然氣水合物的站點,水深約1100米:一個分佈在冷泉生物群落中,另一個位於一個活動冷泉噴口的內壁。
“神奇”三:專吃劇毒物的蝦兵蟹將。
迄今為止,我國海洋科考足跡已遍佈五大洋。
人們沒有找到傳說中的海底“龍宮”,卻看到一群蝦兵蟹將在熱液、冷泉區“膽大妄為”。
熙熙攘攘的一群毛瓷蟹,揮舞著鉗子,在黑暗、高壓的海底,有時圍繞著“大煙囪”狂歡,有時悠然自得。
別看它們一個個身軀肥碩,但卻不能放在餐盤裏當美味,因為它們是以劇毒物為生。
沙忠利說:“熱液噴口附近有大量細菌,它們依靠熱液中的硫化氫等生存。這些細菌與貽貝、潛鎧蝦等形成共生關係,大型生物依靠這些共生菌提供能量或者直接吞噬它們獲得能量。”
目前,科學家在全球已經發現熱液口生物700多種,分佈在100多個熱液口。
自2013年“科學”號執行中國科學院戰略性先導專項“熱帶西太平洋海洋物質能量交換及其影響”以來,我國科研人員在熱液區發現了1個新科、2個新屬和12個新種。
冷泉附近同樣有大量生物,其生存之道與熱液區類似。不過,它們的共生菌依靠的主要是甲烷。
“神奇”四:古老珊瑚與調皮“小飛象”。
隨著我國海洋科考的足跡向深海不斷延伸,一個個未曾露面的神奇海底生物展現在世人面前:
高1.6米、寬3米的一株巨大的柳珊瑚,是“科學”號派出的“發現”號遙控無人潛水器在西太平洋卡羅琳海山發現的。
雖然尚未確認這株柳珊瑚的確切年齡,但據科研人員介紹,它的年齡可能已超過1萬年。目前全球發現的深水珊瑚最長壽命約為4200歲。
在西太平洋的卡羅琳海山,“發現”號還抓取了一隻“萌萌噠”的深海“小飛象”,它的兩個鰭如大象的兩個耳朵,在水中搖曳。其實這只“小飛象”和預測世界盃的“保羅”是一家,都是章魚,只不過“小飛象”是煙灰蛸屬章魚,非常罕見。
不只是古老珊瑚、調皮“小飛象”,茫茫深海中還有許多神奇生物,它們正逐漸被揭開神秘面紗。
2014年至2017年,我國科考人員在對西太平洋3座海山的探尋中,採集到深海巨型及大型底棲生物樣品740多個,種類達400多種。
在深邃的海底,還有更多神奇生物,等待人們去發現。
“神器”:打造中國“深海係”裝備陣容
探尋海底神奇,離不開“探海神器”。
從氣候適宜的陸地進入高壓、黑暗的深海,每一次新發現的背後,都離不開我國自主研發的各式“探海神器”。沒有船舶和裝備,就無法進入深海、探測深海,只能“望洋興嘆”。
“神器”一:“深海勇士”伴“蛟龍”。
2012年,我國自主研發的“蛟龍”號載人潛水器海試成功,創造了世界作業類載人潛水器最大下潛深度7062米。“蛟龍”號先後在南海、東太平洋、西南印度洋、馬利亞納海溝等七大海區開展了152次下潛,獲得高品質的珍貴地質與生物樣品3800多件。
今年10月,4500米級“深海勇士”號載人潛水器海試成功,成為“蛟龍”號的“小兄弟”。“深海勇士”號成功實現潛水器核心關鍵部件全部國產化,為我國萬米級全海深載人作業型潛水器研製奠定了堅實基礎。
今年,中國科學院瀋陽自動化研究所牽頭研製成功6000米級纜控無人深潛器(ROV)和4500米級無纜自治深潛器(AUV)“探索”號。
其中,“探索”號今年7月在南海與“發現”號ROV實現了深海交會拍攝,這也是我國首次實現這兩類潛水器交會拍攝。
“神器”二:“診脈”有“白龍”。
明年我國主要受厄爾尼諾還是拉尼娜影響?南澇北旱還是南旱北澇?……人們關心的這些問題,都與海洋密切相關。我國自主研發的“白龍”浮標就是大海的“診脈器”,為全球天氣和氣候預報提供實時數據。
“白龍”浮標是我國自主研製的7000米級深海氣候觀測系統,目前已在印度洋成功布放了3套。
“白龍”浮標可以觀測海表氣溫、氣壓、風速風向、相對濕度、雨量、長波和短波輻射等大氣要素,還可實時採集海洋表層至深層海水溫度、鹽度、海流、溶解氧等重要海洋參數。這些數據實時傳輸回陸地岸站,並同全球共用。
“神器”三:“無舵”科考船能像“螃蟹”橫著走。
進入深海大洋的必備條件就是船。某種程度上,船堅才能“無往不利”。
不僅能適應複雜多變的遠洋氣候,還能精準操控,我國新一代遠洋綜合科考船“科學”號就是這樣的佼佼者。只要海況在5級風、2節流以下,“科學”號就能在一個精確坐標保持不動,誤差不超過2米。
船艏和船艉還裝了側推裝置,船能原地360度轉圈,駛離碼頭時還能像“螃蟹”一樣橫著走。
“科學”號實現了自動化駕駛和無人值守機艙,駕駛室已經沒有了舵,取而代之的是各類電子按鍵。
在“科學”號之後,我國又建造了“向陽紅01”和“向陽紅03”船,它們在“科學”號的基礎上進行優化,被稱為“科學”號的“姊妹船”。明年1月,“向陽紅01”將與“雪龍”號在南極開展協同科考作業。
“神匠”:“深海夢想”驅動的科技創新
探尋深海“神奇”,操作下海“神器”,離不開過硬的技藝。
一群心懷深海科研夢的人,穿梭在各個大洋之間,苦練獨家“神技”。他們中,有精益求精的耄耋老人,有青春陽光、逐夢追風的“80後”“90後”。
八旬院士堅守一線掌舵:
今年81歲的中國工程院院士徐芑南,是“蛟龍”號的總設計師。退休6年後,他毅然放棄頤養天年的悠閒生活,帶領團隊完成了7000米載人潛水器“蛟龍”號的研製工作,使我國步入世界深潛先進國家行列。如今,耄耋老人徐芑南,依然活躍在世界深潛事業的前沿,向著萬米深潛的新目標繼續進發……
海歸英才擔綱裝備研發:
36歲的張鑫,2009年從美國博士畢業到中國科學院海洋研究所工作。8年間,他帶領科研團隊研發了包括拉曼光譜儀、深海著陸器、熱液/冷泉流體保真取樣器等十幾件海洋科研裝備,不少技術指標國際領先。
“85後”勇擔首席科學家:
汪嘉寧是一名“85後”,但卻是我國西太平洋潛標觀測網的“現場總指揮”。由他擔任首席科學家的2016年熱帶西太平洋綜合考察航次,解決了潛標數據實時化傳輸的世界難題。他還和科考隊員一起,刷新了單一航次布放、回收深海潛標觀測設備數量最多的世界紀錄。
“載人深潛英雄”傅文韜:
3000米、5000米、7000米……駕控著“蛟龍”號,我國首批兩名潛航員之一的傅文韜完成了一次次大洋深潛,創造了世界同類型載人潛水器深海下潛的新紀錄,獲得黨中央、國務院授予的“載人深潛英雄”稱號。
創造紀錄只是起點。在創造了一項項新紀錄後,傅文韜作為主駕駛又多次與科學家們一起潛入大洋深處,精細熟稔地操作著“蛟龍”號機械手,為我國深海科考帶回珍貴的視頻資料、生物及礦石樣品。
