“神奇”·“神器”·“神匠”——揭秘中國(guó)對(duì)大洋深處的探尋
16世紀(jì)人類進(jìn)入海洋,21世紀(jì)人類深入海洋。
經(jīng)過長(zhǎng)期努力,特別是黨的十八大以來(lái),以“蛟龍”號(hào)載人潛水器、“科學(xué)”號(hào)科考船投入應(yīng)用為代表,我國(guó)快速挺入“國(guó)際深海俱樂部”。一批批海洋科考的“神工巧匠”前赴后繼、齊心勠力,駕馭著各式國(guó)產(chǎn)“神器”,將一幕幕深海“神奇”呈現(xiàn)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(xué)”號(hào)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(shí),那股“濃煙”根本不能觸碰。我國(guó)科研人員測(cè)得的“大煙囪”噴口最高溫度,竟然高達(dá)370多攝氏度。
雖然科研人員根據(jù)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(shí)學(xué)名叫“熱液”。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員張?chǎng)握f(shuō),海底熱液區(qū)的成因在于海水從地殼裂縫滲入地下,遇到熔巖被加熱,溶解周圍巖層中金、銀、銅、鋅、鉛等金屬后,又從地下噴出這些金屬經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)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(lái)。
“神奇”二:冷泉。
深海里的神奇,不僅有熱液,同時(shí)也有冷泉。
遠(yuǎn)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游戲。
冷泉也是一種神奇的海底現(xiàn)象,是指來(lái)自海底沉積物中含有硫化氫、甲烷及其他富碳?xì)浠衔锏牧黧w在海底表面的滲漏活動(dòng)。相對(duì)于熱液噴口,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(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員沙忠利等科研人員首次發(fā)現(xiàn),沖繩熱液區(qū)和南海冷泉區(qū)存在多個(gè)共有優(yōu)勢(shì)物種,包括潛鎧蝦、阿爾文蝦和貽貝。
對(duì)了,我國(guó)科學(xué)家首次在南海海域發(fā)現(xiàn)裸露在海底的“可燃冰”,也是在冷泉附近。
今年,“科學(xué)”號(hào)共在中國(guó)南海海域發(fā)現(xiàn)兩個(gè)存在裸露天然氣水合物的站點(diǎn),水深約1100米:一個(gè)分布在冷泉生物群落中,另一個(gè)位于一個(gè)活動(dòng)冷泉噴口的內(nèi)壁。
“神奇”三:專吃劇毒物的蝦兵蟹將。
迄今為止,我國(guó)海洋科考足跡已遍布五大洋。
人們沒有找到傳說(shuō)中的海底“龍宮”,卻看到一群蝦兵蟹將在熱液、冷泉區(qū)“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(shí)圍繞著“大煙囪”狂歡,有時(shí)悠然自得。
別看它們一個(gè)個(gè)身軀肥碩,但卻不能放在餐盤里當(dāng)美味,因?yàn)樗鼈兪且詣《疚餅樯?/p>
沙忠利說(shuō):“熱液噴口附近有大量細(xì)菌,它們依靠熱液中的硫化氫等生存。這些細(xì)菌與貽貝、潛鎧蝦等形成共生關(guān)系,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(xué)家在全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)熱液口生物700多種,分布在100多個(gè)熱液口。
自2013年“科學(xué)”號(hào)執(zhí)行中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)“熱帶西太平洋海洋物質(zhì)能量交換及其影響”以來(lái),我國(guó)科研人員在熱液區(qū)發(fā)現(xiàn)了1個(gè)新科、2個(gè)新屬和12個(gè)新種。
冷泉附近同樣有大量生物,其生存之道與熱液區(qū)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(diào)皮“小飛象”。
隨著我國(guó)海洋科考的足跡向深海不斷延伸,一個(gè)個(gè)未曾露面的神奇海底生物展現(xiàn)在世人面前:
高1.6米、寬3米的一株巨大的柳珊瑚,是“科學(xué)”號(hào)派出的“發(fā)現(xiàn)”號(hào)遙控?zé)o人潛水器在西太平洋卡羅琳海山發(fā)現(xiàn)的。
雖然尚未確認(rèn)這株柳珊瑚的確切年齡,但據(jù)科研人員介紹,它的年齡可能已超過1萬(wàn)年。目前全球發(fā)現(xiàn)的深水珊瑚最長(zhǎng)壽命約為4200歲。
在西太平洋的卡羅琳海山,“發(fā)現(xiàn)”號(hào)還抓取了一只“萌萌噠”的深海“小飛象”,它的兩個(gè)鰭如大象的兩個(gè)耳朵,在水中搖曳。其實(shí)這只“小飛象”和預(yù)測(cè)世界杯的“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(diào)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(guó)科考人員在對(duì)西太平洋3座海山的探尋中,采集到深海巨型及大型底棲生物樣品740多個(gè),種類達(dá)400多種。
在深邃的海底,還有更多神奇生物,等待人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
“神器”:打造中國(guó)“深海系”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(jìn)入高壓、黑暗的深海,每一次新發(fā)現(xiàn)的背后,都離不開我國(guó)自主研發(fā)的各式“探海神器”。沒有船舶和裝備,就無(wú)法進(jìn)入深海、探測(cè)深海,只能“望洋興嘆”。
“神器”一:“深海勇士”伴“蛟龍”。
2012年,我國(guó)自主研發(fā)的“蛟龍”號(hào)載人潛水器海試成功,創(chuàng)造了世界作業(yè)類載人潛水器最大下潛深度7062米。“蛟龍”號(hào)先后在南海、東太平洋、西南印度洋、馬里亞納海溝等七大海區(qū)開展了152次下潛,獲得高質(zhì)量的珍貴地質(zhì)與生物樣品3800多件。
今年10月,4500米級(jí)“深海勇士”號(hào)載人潛水器海試成功,成為“蛟龍”號(hào)的“小兄弟”。“深海勇士”號(hào)成功實(shí)現(xiàn)潛水器核心關(guān)鍵部件全部國(guó)產(chǎn)化,為我國(guó)萬(wàn)米級(jí)全海深載人作業(yè)型潛水器研制奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
今年,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所牽頭研制成功6000米級(jí)纜控?zé)o人深潛器(ROV)和4500米級(jí)無(wú)纜自治深潛器(AUV)“探索”號(hào)。
其中,“探索”號(hào)今年7月在南海與“發(fā)現(xiàn)”號(hào)ROV實(shí)現(xiàn)了深海交會(huì)拍攝,這也是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)這兩類潛水器交會(huì)拍攝。
“神器”二:“診脈”有“白龍”。
明年我國(guó)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(guān)心的這些問題,都與海洋密切相關(guān)。我國(guó)自主研發(fā)的“白龍”浮標(biāo)就是大海的“診脈器”,為全球天氣和氣候預(yù)報(bào)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
“白龍”浮標(biāo)是我國(guó)自主研制的7000米級(jí)深海氣候觀測(cè)系統(tǒng),目前已在印度洋成功布放了3套。
“白龍”浮標(biāo)可以觀測(cè)海表氣溫、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向、相對(duì)濕度、雨量、長(zhǎng)波和短波輻射等大氣要素,還可實(shí)時(shí)采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(shù)。這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸回陸地岸站,并同全球共享。
“神器”三:“無(wú)舵”科考船能像“螃蟹”橫著走。
進(jìn)入深海大洋的必備條件就是船。某種程度上,船堅(jiān)才能“無(wú)往不利”。
不僅能適應(yīng)復(fù)雜多變的遠(yuǎn)洋氣候,還能精準(zhǔn)操控,我國(guó)新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船“科學(xué)”號(hào)就是這樣的佼佼者。只要海況在5級(jí)風(fēng)、2節(jié)流以下,“科學(xué)”號(hào)就能在一個(gè)精確坐標(biāo)保持不動(dòng),誤差不超過2米。
船艏和船艉還裝了側(cè)推裝置,船能原地360度轉(zhuǎn)圈,駛離碼頭時(shí)還能像“螃蟹”一樣橫著走。
“科學(xué)”號(hào)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化駕駛和無(wú)人值守機(jī)艙,駕駛室已經(jīng)沒有了舵,取而代之的是各類電子按鍵。
在“科學(xué)”號(hào)之后,我國(guó)又建造了“向陽(yáng)紅01”和“向陽(yáng)紅03”船,它們?cè)凇翱茖W(xué)”號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,被稱為“科學(xué)”號(hào)的“姊妹船”。明年1月,“向陽(yáng)紅01”將與“雪龍”號(hào)在南極開展協(xié)同科考作業(yè)。
“神匠”:“深海夢(mèng)想”驅(qū)動(dòng)的科技創(chuàng)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(mèng)的人,穿梭在各個(gè)大洋之間,苦練獨(dú)家“神技”。他們中,有精益求精的耄耋老人,有青春陽(yáng)光、逐夢(mèng)追風(fēng)的“80后”“90后”。
八旬院士堅(jiān)守一線掌舵:
今年81歲的中國(guó)工程院院士徐芑南,是“蛟龍”號(hào)的總設(shè)計(jì)師。退休6年后,他毅然放棄頤養(yǎng)天年的悠閑生活,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成了7000米載人潛水器“蛟龍”號(hào)的研制工作,使我國(guó)步入世界深潛先進(jìn)國(guó)家行列。如今,耄耋老人徐芑南,依然活躍在世界深潛事業(yè)的前沿,向著萬(wàn)米深潛的新目標(biāo)繼續(xù)進(jìn)發(fā)……
海歸英才擔(dān)綱裝備研發(fā):
36歲的張?chǎng)?2009年從美國(guó)博士畢業(yè)到中國(guó)科學(xué)院海洋研究所工作。8年間,他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)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(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先。
“85后”勇?lián)紫茖W(xué)家:
汪嘉寧是一名“85后”,但卻是我國(guó)西太平洋潛標(biāo)觀測(cè)網(wǎng)的“現(xiàn)場(chǎng)總指揮”。由他擔(dān)任首席科學(xué)家的2016年熱帶西太平洋綜合考察航次,解決了潛標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化傳輸?shù)氖澜珉y題。他還和科考隊(duì)員一起,刷新了單一航次布放、回收深海潛標(biāo)觀測(cè)設(shè)備數(shù)量最多的世界紀(jì)錄。
“載人深潛英雄”傅文韜:
3000米、5000米、7000米……駕控著“蛟龍”號(hào),我國(guó)首批兩名潛航員之一的傅文韜完成了一次次大洋深潛,創(chuàng)造了世界同類型載人潛水器深海下潛的新紀(jì)錄,獲得黨中央、國(guó)務(wù)院授予的“載人深潛英雄”稱號(hào)。
創(chuàng)造紀(jì)錄只是起點(diǎn)。在創(chuàng)造了一項(xiàng)項(xiàng)新紀(jì)錄后,傅文韜作為主駕駛又多次與科學(xué)家們一起潛入大洋深處,精細(xì)熟稔地操作著“蛟龍”號(hào)機(jī)械手,為我國(guó)深海科考帶回珍貴的視頻資料、生物及礦石樣品。
