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蛟龙探海(上)

撰文/李赞  发表于 2018年06月21日

人类早就把脚步踏上月球,并一直试图向更远的火星甚至深空扩展。而我们身边的大洋深处也是万千瞩目的新疆域。相对于陆地上的生物,人类对海洋生物的了解还少得可怜,其中大多数物种还不为我们所知。甚至还包括一些独特的生命形式,近年来发现的海底热液喷口生物群就是最好的例子。

1977年,美国的阿尔文号潜水器在对东太平洋加拉帕戈斯裂谷进行海底地热异常调查时,在水深2500米的现代热液喷口处发现了人们从未见过的生物群落,这一重大发现震惊了全球生物界和地学界。

海底热液活动是一种独特的地质活动,热液口主要集中在洋中脊部位,在喷出的热液周围形成一个高温、高压、高重金属浓度的极端环境,通常认为这种环境下生命是不可能存在的。

我们生活的陆地和浅海生态系统中,能量来源的基础都是绿色植物的光合作用。科学家们对深海热液微生物能量合成途径的研究彻底改变了以往“万物生长靠太阳”的传统观点。在没有阳光的深海,生命通过氧化还原反应利用不同来源的地球化学能量:有的发展出专性无机化能自养类型,通过硫、氢、一氧化碳等无机物的氧化过程来获得能量;有的则是更复杂的综合类型。

对深海热液生物群落的研究,不仅有利于基础生物学的发展、拓宽探索生命起源的思路,还有利于探索地球形成之初的环境。科学家们甚至提出了生命可能起源于热液环境的假说,并尝试加以论证,成为近年来的研究热点之一。

 

“蛟龙”出世

除了生物资源外,海洋地质专家估计,海底储存着约1350亿吨石油,近140万亿立方米的天然气,沉积着极为丰富的多金属结核。除此之外,还有储量巨大的天然气水合物等已知或未知的新能源有待探索开发。可以说,深海基础研究是21世纪国际海洋竞争的重要部分。

在我国,大洋矿产资源研究开发协会(简称“中国大洋协会”)是我国深海矿产资源研究开发的主持协调机构,目前主要进行3类海底资源的勘探:一是海底多金属结核(铜钴镍等);二是热液硫化物;三是富钴结壳。

潜海技术方面,近几年我国也有了非常不错的表现。1978年,我国自行建造的远洋科学考察船“向阳红09”号已经经历了30年海上科考征程,当初的13艘向阳红系列海洋调查船只有它还在坚守岗位。200612月,“向阳红09”驶进中海集团立丰船厂进行改装,一年的闭门修炼之后,脱胎换骨成为大洋科学考察深潜试验母船。再次被世人关注,是因它的新搭档“蛟龙号”载人潜水器成功到达水下3700米海底,完成了生物采样、海底地形测绘拍照,并用机械臂在海底插上一面五星红旗。

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 经过增改装的我国大洋科考深潜试验母船“向阳红09”

 

从此它的工作不再只限于测量气象数据、常规水文资料,而是直接把科研人员送到深海实地考察。海洋研究和气象研究类似,都要依靠第一手资料来探求其中的规律性,再用观测数据来验证和改进模型。但是在茫茫海上,无法像在陆地上那样方便地设置长期观测站,只能选取若干点,在某个时间段内集中调查。

与过去相比,“向阳红09”外观上最大的变化是艉部新增了一个高13米的带滑轨与升沉补偿机构的A型架,这是专门为它的新搭档“蛟龙号”载人潜水器准备的。通常的海洋调查,不过是用各种有线、无线设备放到水中,测量不同深度的温度、盐度、水流方向强度等信息。而生物采样更是用采样器或者拖网方式来随机获取。对海底样本的抓取通常是用抓斗连底泥一起抓取,然后拿到水面才能看到,近年来科研人员研制出可视抓斗才有了一点选择的余地。不管怎样,在水面考察船上对水下几百甚至几千米的设备进行操作,总有隔靴搔痒的感觉,于是,载人潜水器应运而生。


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“向阳红09”外观上最大的变化就是艉部的“蛟龙号”

 

(本文发表于《科学世界》2011年第4期)


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