中国“南海深部计划”开始冲刺 全面剖析南海“前世今生”

2018-04-17 08:54    滑稽

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2013年,同济大学海洋与地球科学学院教授周怀阳“圆了多年一个梦”,成为我国首位搭乘7000米级载人潜水器“蛟龙”号深潜南海考察的科学家。

5年后的今天,57岁的他再次出发,坐标仍是南海,不同的是,这次作为航次首席科学家,他与来自国内9个高校、科研院所的21位科学家一起,搭乘“嘉庚”号,借助租用的加拿大ROPOS遥控

机器人

,未来一个月将在南海的东北部与中部,针对冷泉、沉积和海山开展科学考察,并在国内尝试首次深海直播。

“国家自然科学基金委支持的‘南海深部过程演变重大研究计划’(简称‘南海深部计划’)进入冲刺阶段,本航次应该是计划收官前最后一次使用无人深潜器科考。”周怀阳说,预计到2018年底大计划结束时,南海有望成为国际上研究最为深入和全面的边缘海之一。

聚焦三大目标

冷泉,是从海底冒出的流体,以水、甲烷、二氧化碳、硫化氢与碳氢化合物为主要成分,但实际温度并不低,与周围海水温度基本一致,主要分布在大陆边缘海的陆坡附近。

与以光合作用为基础的生态系统不同,在冷泉这种极端环境中,依靠化学合成作用生产有机质的微生物构成了冷泉生态系的食物链基础。冷泉因此成为地球科学以及生命科学研究的热点之一。

沉积物被比作南海的“肉”,南海有的地方至少有十几公里的沉积物,一层一层的沉积物记录了整个南海的环境变化。

南海的海山基本是在南海停止扩张之后形成的,但海山物质来源与南海海壳是什么样的关系,至今不清楚。南海一些海山上已发现铁锰结核结壳的存在,但铁锰结核结壳到底是如何分布的?需要通过具有高分辨能力的深潜观测才能有所认识。

周怀阳说,本航次围绕冷泉系统、海山和深海沉积三大主题,开展水下原位观测和采样,研究内容主要包括开展冷泉地质地球化学和底栖生物生态系统的观测、采样和原位实验;开展海山岩石、铁锰结核结壳和海山生物的观测、采样和原位实验;开展海底沉积动力学的观测、采样和原位实验。

“本航次任务经过了很多科研人员和‘南海深部计划’专家组长达两年多的多次讨论和论证。”周怀阳告诉记者,特别是2016年以来,在国家多个部门的大力支持下,“南海深部计划”又成功实施了大洋钻探的两个航次(IODP367/368),取得的一系列重大发现对原有的观念和认识提出了新的疑问和挑战,大家更加深切地意识到,迫切需要在2013年“蛟龙”号南海首次科学试验航次初步成果的基础上,开展进一步的深潜航次。

首次尝试深海直播

自上世纪八十年代以来,国际科学深潜已经形成载人潜水器(HOV)、遥控水下机器人(ROV)和自主水下机器人(AUV)互相补充的局面。

随本航次出征的ROPOS遥控机器人属于ROV,在深海科考与工程应用方面,该潜水器已有几十年的工作经验,除被加拿大国内的科研与工程单位使用外,也有很多在美国、欧洲、亚洲使用的经验。

针对不同区域和目标,ROPOS采用多种水深工作模式,分别配有1000米级、3000米级和5000米级装备,除了两个机械手,还具有先进的高清摄像机、高灵敏度全画幅12.1万像素数码相机和功率为3700W的深海照明系统,可采用24小时连续水下工作的方式开展作业。

“通过ROPOS与船联接的同轴缆,可以将海底信息实时传输到船上,通过点对点或者网络的方式,陆地上的观众可以观看海底实况和遥控机器人在海底采样和观测实况。”周怀阳说。

他同时认为,如果航次能够成功实施,在深化对南海的科学认识之外,也将促进我国有人或无人潜水器工作效率和协作方式的提高。

已取得一系列重大创新性认识

作为地球上低纬度最大的边缘海,南海地处全球最高的珠穆朗玛峰和全球海洋最深的马里亚纳海沟之间,位于全球最大的海洋板块(

太平洋

板块)、全球最大的大陆板块(欧亚板块)以及菲律宾海板块等多板块汇聚之处。特殊的地理位置,使南海研究对气候变化、板块构造、地质灾害等研究都具有重大意义。

2011年,我国海洋科学领域迄今最重大的基础性综合研究计划——南海深部计划启动。

8年来,科研人员从构造、沉积和流体生物地球化学3个方面,全面剖析南海的前世今生。

计划开始以来,我国国内参与该计划的三十多个单位、400多位重要科研骨干广泛应用世界上最先进的技术手段,开展南海海盆的起源、形成过程和现代过程的研究,在南海形成历史和方式、海底流体活动、沉积过程和古海洋环境演化等方面取得了一系列重大的创新性认识。

(原题:我国“南海深部计划”进入冲刺阶段,南海的“前世今生”将被扒得“一干二净”)

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