深潜看浪漫海景 | 唐立梅

modest99

导言：
在茫茫的湛蓝色的陆地上面，有绵亘不绝的山脉，也有开阔的海盆，储藏着巨量的矿产资源和生物基因资源。
咱们为何要去探究深海
陆地占地球外表积的71%，有两个月亮和两个火星的外表积加起来那末大，能够说，咱们是糊口在一个水球下面。在这茫茫的湛蓝色的陆地上面，其实有绵亘不绝的山脉，也有开阔的海盆，储藏着巨量的矿产资源和生物基因资源。
每个国度都有本人200海里的专属经济区，在大陆架和专属经济区以外的区域就属于国内海底，而国内海底的面积也占了地球外表积的49%（图1），也是将近一半的面积，这个区域不属于任何国度，任何国度都没有主权，它外面的资源是属于全人类的独特财富。然而，谁先考察，谁先勘探，谁就有优先开采权，每个国度均可以向国内海底办理区请求矿区，开采之后的一部份必需交给国内社会同享，然而大部份能够属于开采国一切。这就十分值得咱们去探究了。


图1 专属经济区和公海示用意
怎样去探究
探究深海需求先进的科考装备，跟着技术的提高，咱们曾经有了拖网，可视抓斗，水下机器人等（图2）。然而还有得多具体的详细的信息们需求近间隔去看看。那怎么把科研人员送上来？就需求载人深潜器，就像咱们把航天员送上太空同样，咱们需求把迷信家送入海底。


图2 海上惯例功课装备
1954年，美国研发了“阿尔文”号，之后法国“鹦鹉螺”号，俄罗斯“战争号”，日本“深海6500”号接踵问世。但他们最大的下潜深度是6500米。中国是世界上第五个掌握载人深潜技术的国度，研发了蛟龙号（图3），它的最深下潜深度达到了7062米。2009年研发胜利之后，在通过了4年的海试，2013年初次履行科考工作，我无机会加入了它的初次科考（图4）。


图3 蛟龙号载人深潜器和它的初始母船背阴红09船


图4 蛟龙号初次科考
深潜的目的是甚么
载人深潜器有几个方面的运用，最次要的集中在陆地生物和陆地地质。在航次登程前几个月的时间，就会肯定好航次的考察工作，在甚么海域功课，履行甚么样的工作。我加入的航段是在西太平洋的海山深潜，考察的恰是咱们国度的富钴结壳的矿区，富钴结壳又叫铁锰结壳，主体是铁和锰的氧化物，其中钴的含量很高，次要散布在海山上。详细到我履行的第72次深潜工作，是在采薇海山的西侧斜坡下潜（采薇这个名字是咱们国度自主命名的，来源于《诗经·小雅》），抵达坡底之落后行一个600米高的爬坡功课，进行斜坡上的富钴结壳散布考察，以及地质取样和生物多样性的考察和取样。期近将抵达海山坡底间隔30多米时，关上探照灯之后映入视线的是灰红色的堆积物，就像到了海底的外太空，顺便说一下咱们和外太空也产生过分割，在蛟龙7000米深潜胜利的时分，和天上神州九号的航天员进行过海天对话。我之所以可以参预到此次工作是由于我有地质学的配景和相干课题，钻研海山造成的课题，我除了采用矿产资源样品和生物样品以外，需求收集岩石样品。这里简略引见一下岩石的作用。岩石就像地球外部的探针能够用来反演地球外部岩浆作用，大地结构静止也会留下不同类型的岩浆记载，岩石圈的灭亡和重生就犹如人体的推陈出新，岩石是咱们钻研人体时的血液取样，而剖析外面的元素含量就犹如剖析血液外面的红细胞和白细胞。以爬升带的岩石取样为例，咱们能够取到橄榄岩（图5）、辉长岩和玄武岩，咱们经过对这些岩石的钻研能够推演地质历史上板块的结构演变（图6），建设结构演变模型，而帮忙咱们意识过来产生了甚么。总之，参预航次工作需求有相干的专业配景及相干课题。


图5爬升带橄榄岩样品及显微镜下矿物照片




图6 地球演变模型示用意
深潜的进程是怎么样的
在深潜的前三天潜航员就会给你发一个背包，大家能够猜猜这个包里有些甚么？吃的？是的，有的，有巧克力和坚果，还有一个毛毯，巧克力和坚果是用来增补能量的，由于功课中没有饭吃，那毛毯用来做甚么呢？没错，用来的防寒的。咱们在海面是有二十多度，然而海底的均匀温度只要一到两度，需求毛毯防寒。载人舱的直径只要2.1米，空间很狭小，外面还有高清拍摄零碎和生命反对零碎等繁杂的装备，是没有洗手间的，所下列潜前一天晚餐开始就不克不及喝水了，当天早上也只吃了一个煮鸡蛋和几块饼干，也是滴水未进，这样就能包管一终日的十个小时的功课进程，不必斟酌上厕所的问题。
过后和我一同下潜的是叶聪和傅文韬，傅文韬是主驾驶，坐在两头，叶聪过后是副驾驶，坐在左舷，过后是蛟龙的实验性运用阶段，每个潜次是两个潜航员，一个迷信家，我是作为迷信家坐在右舷。咱们从每集体的名字里取了一个字出来组成为了“傅立叶”组合（图7）。


图7“傅立叶”组合
早上八点半入舱，之后A型架用吊揽把咱们吊到海面上，“蛙人”再开一个小艇跃到蛟龙的背上，把吊揽解掉，全程是一个无绳无揽的自在下潜。在实现海底功课工作之后，再自在上浮。
下潜5米时，阳光透上去，淡水蔚蓝蔚蓝的，水面是一个一个透澈的突出，往返的闲逛，泛着白光。50米的时分，窗外的浮游生物像暴雪同样冲咱们袭来，一副群魔乱舞、海雪飘飘的现象。
300米的时分窗外就很黑了，然而还能看见机械手。
到350米的时分就有发光生物了，第一只发光生物泛起的时分，就像流星同样从我的视察窗前划过，起初有泛起了得多的发光生物，他们聚在一同，雪树银花般晶莹，可能受了咱们打搅一下子散开去，就像夜空绽开的烟火，真的是一个灿若烟花的海底，十分的美。
一路的视察取样，看到了得多状态各异的生物。好比粉粉的半通明的海参，它看起来很柔软然而却能抵制十分大的水压，2700米的海底，压力就是27MPa，270个大气压。还有十二腕海参、带刺海参，艳丽欲滴的海葵、白玫瑰同样的玻璃海绵，六腕海参等生物。有一种像“丝袜”同样的海绵，状态像极了一只长筒袜，但却净白无比，轻快透亮，犹如一丝一丝银线织就，咱们给它取了个外号叫做“丝袜海绵”，它一种玻璃海绵，还有蘑菇状的玻璃海绵等（图8）。
图8 海底生物标本
各种地质和生物样品都取到之后，再抛载上浮。
除了科研工作以外，咱们还做了一个小的科普试验。把泡沫做成的小鱼小熊带到海底去压。它们都变为了右侧五分之一的大小。这阐明海底的压力是十分大的，同时也阐明压力是周围平衡的，由于它们也只要变小，没有变形（图9）。


图9 用泡沫做的外形在海底紧缩先后比较
海底还有哪些资源？陆地探究将来的前景如何？
在海底不只只要富钴结壳这一种资源，在海盆还有铁锰结核和稀土资源。铁锰结核结核是成长在深海盆地中的一种首要的海底矿产资源。1872-1876年英国“应战者”号调查船环球调查时，在摩洛哥的法罗岛东北海底初次收集到了多金属结核。在随后的考察中，人类发现世界大少数陆地广泛散布着多金属结核。然而因为技术伎俩的限度，大范围的多金属结核考察从20世纪60年代才开始。锰结核呈黑色或者黑褐色（图10），能够存在不同的水深，但在4000-6000m水深的海底最为丰硕，富含锰、铁、钴、镍、铜等有用金属元素，拥有潜伏的经济价值，从而惹起人类的注重。


图10 典型的多金属结核外形（a 连生体状; b菜花状 杨克红拍摄）
人类在钻研海底多金属结核和富钴结壳时就发现这两种矿产资源中蕴含着丰硕的稀土元素。国内海底办理局曾经组织秘书处实现国内海底富钴结壳和多金属结核地区中稀土元素等级和丰硕的技术讲演，后果标明使人乐观，为将来稀土开采奠定了根底。不只如斯，人类通过考察，还在深海中发现了一种新型的矿产资源，即富稀土软泥。但在全世界规模内，富钴结壳和多金属结核的稀土含量广泛高于富稀土软泥，而富钴结壳的稀土含量广泛高于多金属结核。
20十一年，日本迷信家率先对太平洋2000多个深海堆积物样品进行了稀土元素化学成份钻研，以为在太平洋的深海堆积物中富含少量的稀土元素。2013年，在日本南部岛屿左近的北太平洋西部发现了总稀土含量超过5000ppm的深海软泥，肯定了将来稀土开采的次要指标。
与陆上稀土矿床比拟，陆地富稀土软泥拥有散布下列劣势：（1）普遍散布，拥有微小的资源后劲；（2）稀土元素浓度高，重稀土元素明显富集；（3）储层浅，利于相对于简略和有经济效益的勘探；（4）喷射性元素浓度十分低，如钍和铀；（5）易于经过酸浸提取稀土元素。
另外，在洋中脊还有多金属硫化物质源（图十一）。洋中脊热液区除了矿产资源以外，还有神奇的生态零碎。这些矿产资源的金属含量很高，尤为是铜和锌的含量，能够达到海洋的六百多倍。但是更首要的是它的生物基因资源，暗中生物链，有得多难以想象的生命的存在。在幽邃的暗中洋底，还存在一个生命的地狱。在海洋上咱们说万物成长靠太阳，然而在深海，没有阳光，没有光协作用，这些生物是靠化能分解的。
在将来，跟着更多深潜器的运用，好比深海壮士号、斗争者号，蛟龙号也曾经进入业务化运转，每个潜次能够携带两名迷信家下潜，大大进步了功课效力，愈来愈多的海底神秘将一一为人类揭开。欢送青少年们将来参加陆地科考的行列。


图十一 海底次要资源类型及其散布区域示用意
女博士的“视界”——第二期《迷信文明沙龙》剪影 | 中科院迷信传布钻研核心
■ 配景简介：本文作者唐立梅，地质学博士，钻研标的目的为陆地地质，天然资源部第二陆地钻研所副钻研员，天然资源首席迷信传布专家，2020典赞·科普中国“十大迷信传布人物”，加入2013年蛟龙号初次科考并履行了第72次深潜工作。（浙江省青年高档次人材协会常务理事，曾获2019全国三八红旗手，2014联结国主妇署与网易女性传媒大奖：年度表率奖，2022金砖国度女性领导力论坛木兰奖等荣誉），风波之声获受权首发。
■ 责任编纂：SS
关注风波之声 晋升思惟档次