探索海洋深处的奥秘(开卷知新)
栏目:媒体新闻 发布时间:2020-08-26 09:05
习近平总书记着重,要进一步关怀海洋、知道海洋、经略海洋,推动我国海洋强国制作不断获得新成果。随同深海勘探技能的开展,人类深化知道深海的年代正在降临。500年前达.........

  习近平总书记着重,要进一步关怀海洋、知道海洋、经略海洋,推动我国海洋强国制作不断获得新成果。

  随同深海勘探技能的开展,人类深化知道深海的年代正在降临。500年前达·芬奇规划潜水服、150年前凡尔纳写《海底两万里》,其时的科学幻想现在正在成为实际。

  从科学视点看,探究深海可以协助人类深化了解海洋的奥妙、地球的奥妙。水深超越2000米的深海,占有地球表面的3/5,不管温室气体排放的归宿,仍是气候长时刻改变的源头,都要追溯到海水深层。不只如此,海底是间隔地球内部最近的当地:大陆地壳均匀35公里厚,大洋地壳则为7公里。提醒板块运动的规则、窥视地球内部的本相,也要到深海底部进行探究。

  从经济视点看,深海蕴藏着丰厚的矿藏、油气和生物资源。现在,海洋石油产值占国际石油产值的30%,高居国际海洋经济首位,其间开展最快的是深水油田。近年来全球严峻油气发现,70%来自水深超越1000米的水域。海底有待开发的资源非常丰厚,现在还仅仅起步阶段。比方海底的微生物推陈出新极端缓慢,生殖周期在千年以上,但人类尚不知怎么运用其“长命基因”;太平洋一片深海黏土所含的稀土元素可供人类运用几十年,但挖掘运用技能尚待研发。

  深潜、深钻、深网是当今探究深海奥妙的三大手法,即深潜科学调查、国际大洋钻探和国家海底科学观测网制作。深潜是直观的深海探究,但在空间和时刻上都存在局限性。深潜最深只能到海底,从海底往下得靠钻探,这便是深钻;深潜的运转时刻只能以小时计,想要长时刻接连观测就得将传感器放到海底,联网观测,这便是深网。深潜、深钻和深网,一起担起深海探究的技能重担。现在,我国已树立起“三深”格式,深海科考进入快速开展期。

  深潜:深海探究的斥候

  明代《天工开物》中就有关于潜水的记载:屏住一口气潜入海底“没水采珠”。可是海水每加深10米就添加一个大气压,深海下潜只能在某种容器里进行。

  20世纪晚期,人类在战胜地心引力进入太空的一起,也顶住水柱压力进入深水海底。经过潜水钟、潜水球的打听,1960年,“的里亚斯特”号深潜器下潜到太平洋马里亚纳海沟水深10916米的海底,将两个人初次送入地球表面的最深处。经过几十年的探究,现在的深潜器现已开展为作业型,配有动力体系和各种取样设备,成为深海探究的斥候,其突出奉献是1979年在东太平洋发现黑烟囱热液体系。上世纪80年代,美国、法国、苏联、日本别离制作了载人深潜器,最深可以潜入6500米。

  我国深海科技起步较晚但开展敏捷。2012年,“蛟龙”号载人深潜器下潜至7062米,创国际同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。2017年,4500米型的“深海勇士”号载人深潜器正式投入运用,国产自主率超越95%。现在,万米级全水深的载人深潜器现已处于试验阶段,我国正迈向国际深潜设备制作前列。正是经过载人深潜,我国在南海发现了海山上成片的多金属结核、古热液区和冷水珊瑚林,在西南印度洋勘查了金属硫化物矿点。

  跟着自动化和人工智能的开展,探究深海也可以不必人类亲身下潜。上世纪70年代以来敏捷开展的非载人深潜器,相同可以进行许多项目的科学探究,并且具有成本低、效率高的优势。国际上载人深潜器为数稀疏,无人遥控潜水器则已广泛运用。因为有脐带缆和母船衔接,遥控潜水器有足够的动力保证,不只可用于长时刻的科研调查,更是当时水下工程作业的主力。我国70年代末开端研发非载人深潜器,开展敏捷,“海马”号4500米级遥控潜水器、“潜龙”号无人无缆自主潜水器、“海龙”号无人有缆潜水器等,正在强大着我国深潜器的阵营。

  深钻:窥视地球内部奥妙

  “三深”中规划最大、需求国际协作进行的,是国际大洋钻探方案的深钻。国际大洋钻探方案从1968年开端,是由20多个国家一起参与的科学探究方案,其使命是探究深海底下的地球内部,是国际科学界为时最久、影响最大的协作方案。

  大洋钻探因为技能要求高、经费投入大,有必要依托国际协作。大洋钻探每两个月履行一个钻探航次,每个航次选用的都是最先进的钻探船,科技含量极高。半个世纪来,大洋钻探在国际大洋钻井4000多口,取回岩芯40多万米,从多方面加深了人类对地球的知道。比方70年代的大洋钻探,证明了地球构造运动的板块学说,找到了气候长时刻改变的轨迹驱动;后来的钻探又发现了海底的天然气水合物,以及地壳里微生物构成的“深部生物圈”。大洋钻探一直引领着国际地球科学的开展。

  我国是大洋钻探的新兵,1998年刚才参与,但在1999年就成功施行了南海第一次大洋钻探,探究季风气候演化的前史。2014至2018年间,我国又接连完结三个半钻探航次,提醒了南海海盆张裂、海底扩张的前史,使南海成为深部进程研讨程度最高的边缘海。重要的是,所有这些航次都是在我国科学家提议、规划和一起掌管下施行的。

  深网:把“气象站”和“试验室”建在海底

  国际海洋科学正在转型:从海面船舶的时间短丈量,转为海洋内部的长时刻观测。长久以来,人类主要从海洋外部调查海洋,而许多深海现象只要经过对海洋内部的长时刻观测才干发现。比方海洋灾祸的预警,在最需求观测的时分,船舶却无法抵近。90年代起,国际海洋界开端将传感器放到海底,再用光电缆接到岸上传送能量和信息。这样建成的海底观测网可以不间断地进行长时刻现场观测,不管有飓风仍是地震都可以接连运作,将深海的现场数据实时送到试验室。

  进入新世纪,发达国家掀起了制作海底观测网的热潮。2009年,加拿大“海王星”观测网首先建成,水深3000米、缆线长800公里;2015年,日本建成S—Net网,从本州岛连到太平洋8000米水深的日本海沟,布设150个监测站、缆线总长5700公里,声称国际最大的地震监测网;2016年,美国OOI海底观测体系正式建成,包含区域网、近岸网、全球网三大体系,设置900多个探头对美国岸外进行多学科的海底观测;此外,欧盟14个国家参与的EMSO方案,从地中海直到北冰洋都将布设海底观测网。

  海底观测网相当于在海底树立“气象站”和“试验室”,极大提高海洋观测才能,标志着新一代海洋科学的树立。从应用上讲,海底观测网是预警地震海啸最为有用的手法。国际上85%的火山在海底,布设海底设备可以实时监测火山爆发,将来或能对海底火山爆发作“现场直播”。

  我国从2005年起开端推动海底观测网的制作,2009年制作近岸的试验观测站。尔后,又在南海北部进行了很多深水海流和堆积进程的长时刻观测。2017年,我国国家海底科学观测网正式被批复树立,将在我国东海和南海别离树立海底科学观测体系,从海底向海面进行全天候、实时和高分辨率的多界面立体归纳观测。

  近10年来,制作中的海底科学观测网除了光缆联网的设备外,还有着很多无线联网的活动观测渠道,包含自主水下飞行器、水下滑翔机、海底爬行车等。

  因为深海开发尚处起步阶段,在获得成功的一起,也时有灾祸产生。2010年,墨西哥湾一口创纪录的深水油井打开了大油田,可是钻井渠道爆破导致在接下来的5个月里,50万立方米的原油漏入墨西哥湾,形成史上最严峻的海上事端。进入深海不只要避免灾祸,还要重视环境保护。深海的特色在于连通性强,并且有很多的“慢进程”,深水珊瑚上千年才长一株,多金属结核百万年才长几厘米。污染物质的排放或许生态环境的损坏,结果要比在陆地严峻得多。人类在深海面前仍是个小学生,当时的首要使命是开展深海科技,决不能带着“淘金”的疯狂去开发深海。开发深海,很多技能上的新应战还在前面。

  深海开发是面向未来的工作。如果说16世纪的“地理大发现”是人类在横向进步入海洋,21世纪将是人类在垂向进步入海洋。深潜、深钻、深网,深耕蓝色疆土,制作海洋强国,我国海洋工作正在向海洋深处前进,等待我国科学家为人类海洋工作做出更大奉献。

  (作者为同济大学教授、我国科学院院士)