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跟着“蛟龙”去探海 科学家们在数千米的海底都发现了什么

发布时间:2019-08-31 10:06:37   编辑:it技术教程网   阅读次数:

  “蛟龙”号具备精确定位取样、近底观察与视像的技术优势,此次任务之一是在我国富钴结壳勘探合同区开展下潜作业。

  电子显微镜下的富钴结壳

  出征近一个月的“蛟龙”号载人潜水器在我国富钴结壳勘探合同区“渐入佳境”,截至5月4日,已在位于西北太平洋的合同区,成功完成1次工程下潜和4次应用下潜。

  “经过之前的两个试验性应用航次,本航次在潜次安排上更趋向科学应用。”中国大洋矿产资源研究开发协会办公室主任刘峰告诉科技日报记者。

  4月30日,“蛟龙”号载人潜水器在西北太平洋维嘉海山西北侧成功完成科学应用下潜,此次下潜也是“蛟龙”号首次在该海域搭载科学家进行下潜作业。

  2013年6月18日,“蛟龙”号首次搭载科学家潜入深海大洋,此后,已有不同学科的多位科学家随“蛟龙”探海。下潜的科学家们肩负着什么样的任务,在数千米的海底有什么新的发现,让我们来听听他们怎么说。

  科学家的发现

  海山并没有让生物分布产生太大差异

  调查研究维嘉海山和采薇海山的底栖生物多样性及地理分布,有助于为将来开采海底矿产资源积累科学依据

  “有学者认为由于海山的阻隔,生物群落的组成会存在较大差别。但从目前‘蛟龙’号下潜的近底观察来看并非如此。此前我们搭乘‘蛟龙’号在采薇海山看到的各种游泳和爬行类动物以及海绵、珊瑚等固着类生物,这次在维嘉海山都可以看到。”

  5月1日,“蛟龙”号在维嘉海山东北侧成功完成科学应用下潜,当天参加下潜的本航段首席科学家、国家海洋局第二海洋研究所研究员王春生返回母船后,这样描述下潜感受。

  2013年,王春生随“蛟龙”号探访采薇海山,成为我国第一位在大洋乘坐“蛟龙”号下潜的科学家。

  此次下潜的任务之一是调查维嘉海山和相距不远的采薇海山底栖生物群落的相似性和联通性。维嘉海山和采薇海山都位于中国富钴结壳勘探合同区。在王春生看来,调查和研究这两座海山的底栖生物多样性及地理分布,有助于为将来开采海底矿产资源积累科学依据。

  4月28日,“蛟龙”号在维嘉海山西南侧山顶成功完成工程下潜作业。此次工程下潜兼顾了科学考察任务,采集到了砾状结壳、结核、结壳岩芯等地质样品;还采集了海绵、珊瑚等巨型底栖生物样品12个。

  “以前人们的认识是由于地理隔离,海山物种地域特征比较强。但根据我们的初步分析,维嘉海山的巨型底栖生物与采薇海山具有较高的相似性,这就降低了人们对该区域物种灭绝的担忧。”王春生说。

  不同深度发现成矿带

  此次下潜作业探明,麦哲伦海山区山顶平台区域存在富钴结壳,且具有一定的范围分布,这为今后重点勘探区块的选择积累了依据

  4月30日,“蛟龙”号载人潜水器在维嘉海山的西北侧成功完成科学应用下潜,广州海洋地质调查局高级工程师姚会强成为“蛟龙”号在这一海域首次搭载下潜作业的科学家。

  “我们在2240米至2270米和1490米至1560米这两个不同水深范围都发现有连续分布的板状结壳成矿带。通过近底观察,我们发现下面成矿带范围的生物量比较少,而上面成矿带范围的生物量比较多,主要是海绵、珊瑚等。”姚会强说。

  维嘉海山位于麦哲伦海山链中部,是我国富钴结壳勘探合同区所在地。姚会强说,此次下潜作业表明,麦哲伦海山区山顶平台区域存在富钴结壳且具有一定的范围分布,这为今后重点勘探区块的选择积累了依据。

  名词解释

  什么是富钴结壳

  富钴结壳在西太平洋分布广泛,主要集中在海山、海脊和海台(具有比较平坦、宽阔顶面的海底高地)的斜坡。太平洋约有5万座海山,其富钴结壳贮存量最丰,但经过详细勘测及取样的海山却寥寥无几。

  富钴结壳物质来源具有多样性,一般认为是铁锰混合胶体吸附金属元素沉淀而成,细菌活动在此过程中发挥了重要作用。结壳一般以每百万年增长几毫米的速率形成,而变成一个厚厚的结壳,可能需要数千万年之久,是地球上最缓慢的自然过程之一。

  据了解,富钴结壳中所含的钴、锰、镍等金属用于合金,可为其增加硬度、强度和抗蚀性等特殊性能。在一些工业化国家,大量的钴被用于航天工业中的超合金生产。

  “蛟龙”任务

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  10次潜入深海6000米

  这是“蛟龙”号自2012年7000米级海试以来,首次计划完成连续大深度下潜作业,将验证载人潜水器技术状态的稳定性、可靠性

  这是“蛟龙”号移交国家深海基地管理中心后的第一个航次。值得一提的是,本航次计划大深度潜次多,其中5500米以上潜次达到14次,10个潜次水深在6000米以上,这是“蛟龙”号自2012年7000米级海试以来,首次计划完成连续大深度下潜作业,将验证载人潜水器技术状态的稳定性、可靠性。

  本航次任务主要来自中国大洋矿产资源研究开发协会大洋调查研究计划重大项目、国家重点基础研究发展计划(973计划)项目等。

  依托高精度定位和摄像观察,“蛟龙”号在我国富钴结壳勘探合同区开展作业,了解结壳资源状况和生物多样性,为我国富钴结壳资源评价和生物多样性研究提供基础性资料;借助大深度作业优势,“蛟龙”号将在全球深渊的代表性区域开展科学考察工作,以获得海斗深渊探测的第一手资料,促进我国深渊科学研究的进步。

  为重点勘探区选择提供依据

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  本航次第一航段预计51天,主要在西北太平洋富钴结壳区和雅浦海沟分别开展环境和资源调查、深渊基础科学研究

  此次“蛟龙”号的任务之一是在我国富钴结壳勘探合同区开展下潜作业,利用其精确定位取样、近底观察与视像的技术优势,获取合同区重点区块高精度、高清晰数据资料,为未来选择合同区重点勘探区块提供依据。

  2014年,我国与国际海底管理局签订了国际海底富钴结壳矿区勘探合同,合同矿区的位置位于西北太平洋海山区,面积3000平方公里。根据勘探规章,我国将在签订合同后的十年内完成勘探,之后合同区面积三分之二的区域放弃,保留1000平方公里留作享有优先开采权的矿区。

  按照计划,本航次第一航段预计51天,主要在西北太平洋富钴结壳区和雅浦海沟分别开展环境和资源调查、深渊基础科学研究,拟进行13个潜次下潜作业和3次机动下潜作业。

  获取海斗深渊探测第一手资料

  随着深渊探测技术屏障被逐步突破,深渊科学正成为国际地球科学尤其是海洋科学中蕴含重大突破的最新前沿领域

  本航次的另一大任务,是依托“蛟龙”号大深度作业优势,将在全球深渊的代表性区域——雅浦海沟和马里亚纳海沟开展科学考察工作,以获得海斗深渊探测的第一手资料。

  出发前,2016年“蛟龙”号试验性应用航次(中国大洋37航次)总指挥邬长斌在介绍航次特点时谈到,相较以往的航次,本航次的另一大特点,是为探索、建立“蛟龙”号开放、共享的应用平台,推动“蛟龙”号未来的业务化运行进程,同时承接了科技部973计划项目和中国科学院先导计划项目,开展以雅浦海沟、马里亚纳海沟为调查区的深渊科学调查任务。

  海斗深渊,简称深渊,专指海洋中深度大于6000米的海沟区域。全球共有37条深海沟,其中9条最深的海沟如马里亚纳海沟分布在西太平洋。

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  近年来,随着深渊探测技术屏障被逐步突破,深渊科学正成为国际地球科学尤其是海洋科学中蕴含重大突破的最新前沿领域。

  本航次第一航段,在雅浦海沟,科研人员将开展超深渊生物分布规律研究。

  2012年,“蛟龙”号曾在马里亚纳海沟完成7000米级海试,最大下潜深度达到7062米,主要是为了完成下潜深度指标,完成潜水器设计指标的验证,检验潜水器的技术状态。

  时隔四年,在本航次的第二航段,“蛟龙”号将于6月重返马里亚纳海沟,开展深渊基础科学调查研究。这也是中国科学院深海科学与工程研究所主导的专属“蛟龙”号深潜航段。

  目前我国大多海洋科研项目都局限在5000米以内的水域,该专项是国内第一个以探索深渊科技前沿、突破深渊探测装备技术瓶颈、跨学科跨领域的重大研究项目。

  按照计划,在该航段中,将完成深渊海底原位探测设备的海底布放,实现对深渊生物影像数据、环境数据、地震数据等数据的获取,认识马里亚纳海沟深渊区基本生物学特征、环境特征和构造活动特征。

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