海面下藏着什么玄机 值得我们一次次走向深蓝

  “海斗一号”刷新我国潜水器最大下潜深度

  海面下藏着什么玄机 值得我们一次次走向深蓝

  本报记者 王祝华 王健高 实 习 生 叶作林

  克日,由中国科学院沈阳自动化研究所研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器载誉归来,在马里亚纳海沟实现4次万米下潜,最大下潜深度10907米,刷新中国潜水器最大下潜深度纪录,众人赞叹“这是一个有‘深度’的潜水器!”与此同时,深海科考也再度引发关注。

  下潜多深才算深海科考并无定论

  深海,顾名思义,与浅海相对应,它包罗海床、底土及上覆水体,是一个毗邻天下各大陆、具有庞大执法属性的伟大空间。

  深海科考,就是通过一定的手艺手段和手艺装备,对深海的物理海洋、海洋生物、海洋化学、海洋地质等自然属性举行科学考察,以获得深海科学数据的历程。

  那么,要下到多深才算深海科考?

  中国科学院海洋研究所研究员李新正在接受科技日报记者采访时示意,关于下到多深才算深海科考的问题,在海洋地质学、物理海洋学、海洋生物学、海洋生态学等学科间一直没有统一的说法,200米、500米、1000米、2000米甚至50000米都曾被作为深海的标志性深度。

  以海洋生物学为例,由于海洋生物对水深对照敏感,差别深度生在世差别的生物群落,因此海洋生物学对水深的划分对照详细。由美国科学家阿兰·P·特鲁希略和哈洛德·V·瑟曼所著的《海洋学导论》中指出:水深200—4000米为半深海带,4000—6000米为深海带,6000米以下为超深渊带。因此,对于海洋生物科考来说,200米以下的科考就算作半深海考察,4000米以下算深海考察。

  用深海科考挖掘海洋深处的宝藏

  深海蕴藏着人类社会未来生长所需的战略金属、能源和生物资源,被誉为21世纪人类可持续生长的战略“新领土”。现在,确定有开发价值或潜力的领域主要有深海矿产资源的勘探与开发、深层海水的产业化应用、深海生物及基因产业、深海油气资源的勘探与开发等。

  资料显示,深海蕴藏多金属结核、富钴结壳、海底热液硫化物中镍、钴、锰、铜等含量是陆地的数十到数百倍。由于海底金属矿产的开采与陆上相比成本更高,商业开发行使价值和潜力没有显现出来,加之海底采矿需具有相当高的手艺水平,因此海底矿产开发尚属于探测和试验阶段。

  深层海水与外面海水的温度差还蕴藏着伟大的能源资源。温差能具有可再生、清洁、能量输出颠簸小等优点,乐观估量,全球海洋温差能储量的理论值为3×1016千瓦/年—9×1016千瓦/年。现在海洋温差能行使手艺已趋于成熟,正从小型试验研究,向大型商用化偏向生长,全球已建成海水温差能发电站8座(含试验或验证型发电系统)。

  另外,在深海活跃着一些奇异的微生物,它们在怪异的物理、化学和生态环境中,在高压、剧变的温度梯度、极微弱的光照条件和高浓度的有毒物质笼罩中,形成了极为怪异的生物结构、代谢机制,它们体内的种种活性物质在医药、环保等领域都将有普遍的应用远景。这些生物基因资源可能将在提高人类生涯质量、改善基因缺陷、根除癌症等重大疾病方面施展重要作用。

  正因如此,深海科考有着非常重要的科学意义。李新正示意,人类通过深海科考,可以更深入地领会海洋的运作方式、深海的秘密,从而更好地行使和珍爱海洋资源。例如,领会深海洋流运动方式,可以更好地明白海气相互作用从而加倍准确地预告天气和海况;领会深海生命现象,可以更好地追溯地球生命的生长历史,更好地回覆生命起源、演化等重大科学问题;从深海生物中可以提取浅海生物没有的生物活性物质,推动生物制药的提高,为人类造福;领会海底地质转变和洋壳运动纪律,可以更准确地展望海底地震,让海底矿藏开采更有平安保障。

  人类从未住手对海洋的探索

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  从古至今,人类从未住手过对海洋的探索。

  有纪录的最早的深海生物科考是1818年英国在北极海域1464米处采集到1种棘皮动物。

  而开启现代科学海洋考察的则是1872—1876年的“挑战者号”科考船远征。“挑战者”号航行近7万海里(13万公里),总共举行了492次深海探通、133次海底挖掘、151次坦荡水域拖网和263次延续水温考察,并发现约4700种新的海洋生物。“挑战者”号远征是人类史上第一次真正海洋巡航的科学考察。

  20世纪20年代,人类最先研制现代潜水器,向海洋更深处提议挑战。1934年,美国潜水器潜入914米深度,是人类第一次在深海对生物举行考察。

  20世纪60年代,以美国“阿尔文”号为代表的第二代潜水器获得生长。“阿尔文”号带有动力,还设置了水下摄影机、机械手等,下潜深度3658米。它曾经在地中海850米深的海底找到了一颗遗失的氢弹,也成功地探索了甜睡多年的“泰坦尼克”号,是天下上潜水次数最多的潜水器。

  2012年12月,我国“蛟龙”号搭载3名潜航员在马里亚纳海沟下潜到7062米,创下同类型载人潜水器的最大潜深纪录。

  ……

  大洋钻探设计始于1966年。海底热泉则在1977年由约翰·科里斯和罗伯·巴拉德搭乘“阿尔文”号发现。20世纪70年代,科学家将大型电脑应用于海洋科考,对海洋条件举行数值盘算,并视其为整体环境转变展望的一部分,同时普遍地设置海洋浮标,以取得更完整的考察资料。

  随着科学手艺的提高,人类下潜深海还会遇到哪些挑战呢?李新正说,主要照样要战胜漆黑、动力障碍、无法自然呼吸等带来的心理压力,以及随时可能泛起的洋流、海洋动物、地质更改等带来的危险。

  当前,人类深海科考生长体现在深海高手艺研发与应用,包罗深海环境监测手艺,深水油气、矿产、生物及其基因资源勘查和开发手艺,深海运载平台和作业手艺等。深海高手艺是海洋开发和海洋手艺生长的最前沿和制高点,是国家综合实力的集中显示,也是现在天下高科技生长的偏向之一。

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  这些手艺被用来征服深海

  像航天手艺一样,深海科考也需要新的仪器和手艺。外太空是严寒无压力的真空,但海洋深处加倍富有挑战——超高压、低温且漆黑。

  8世纪,维京人在绳索上挂金属块以丈量水深。从19世纪最先,研究人员最先使用钢缆对海洋举行测深。进入20世纪,科学家们想到了行使声音丈量水深,他们使用炸弹测深(将炸弹扔入海沟并纪录回声),发现马里亚纳海沟、菲律宾海沟和汤加海沟的深度都跨越1万米。在20世纪50年代后,海洋科考进入声呐时代。

  当人们确定海床深度后,便想看看海床是怎样的一番情景。第一艘潜水艇由荷兰工程师德雷尔于1623年制造。1865年法国发现家贝努瓦·卢库埃罗发现潜水服和呼吸器。1943年,库斯托与埃米尔·加尼昂配合发现水肺,使用至今。

  现在天下上拥有载人深潜器的只有美国、日本、法国、俄罗斯、中国5个国家。其中中国“蛟龙”号的设计最大事情深度为7000米。

  但有人潜水器的使用用度令大多数科研团队望而却步,加之载人深潜器在知足深潜手艺要求之外,还要思量海洋学家的生命平安, 因此现代深海探索大多数时刻依赖于无人潜水器。

  无人潜水器包罗遥控潜水器和自主水下航行器。遥控潜水器是由科考船上的研究人员控制的系留式水下装备,遥控潜水器通常安装摄像机、机械臂、声纳装备和样品容器。自主水下航行器无需人工控制即可运行,可以通过声呐绘制海床三维舆图,丈量深海温度与化学物质并摄影。这两种无人潜水器配合成为了今天深海科考的主力。

【编辑:张楷欣】

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