“如临深渊”往往形容临危涉险、命悬一线的困境,然而,被称为“深渊”的水深6000米以上深海区域却让深海科技工作者着迷。“因为这是一片深海研究的‘无人区’,只要到达深渊,看到的就都是新的事物、新的景象。载人深潜的魅力也正在于每一次当潜水器的舱口盖关闭的那一刻,一扇通往未知世界的大门同时被打开。”
12月19日,在由崂山实验室、同济大学海洋地质国家重点实验室、中国科学院深海科学与工程研究所(以下简称“深海所”)联合于崂山实验室举办的“深海勇士”号/“奋斗者”号载人潜水器用户科学指导委员会2024年度会议上,深海所研究员杜梦然如此形容深渊探索带给她的体验。据她介绍,“奋斗者”号是目前国际上唯一一台在万米海底具备强作业能力的全海深载人潜水器。来自新西兰等国的国际知名专家学者,纷纷把目光瞄准了“奋斗者”,希望全世界的深渊学者能够联合起来,一起去探索全球37条深度超过6000米的海斗深渊。基于这一目标,深海所于2021年发起“全球深渊深潜探索计划”倡议,得到了新西兰、印度尼西亚、智利、丹麦、俄罗斯、法国、巴西、美国、葡萄牙、印度等10余个国家科研机构、政府组织积极响应,截至目前,已完成了马里亚纳、雅浦、克马德克、蒂阿曼蒂那、瓦莱比-热恩斯、爪哇、千叶-堪察加、阿留申等8条海沟深渊的载人深潜科考,引领了国际深渊科学的发展。
中国深潜器带国外科学家首次抵达一些海沟最深处
今年初,由深海所牵头组织实施的首次中国-印尼爪哇海沟联合深潜科考航次中,中国科考船和潜水器第一次获许在印尼水域开展科学考察,并第一次开展了多学科交叉的综合性调查。杜梦然是这个航次的首席科学家。据她介绍,该航次将印尼科学家和观察员带到了爪哇海沟的最深点,看到了过去从未见到过的景象。“印尼科学家希望通过多下潜获得更多的生物地质样品,用他们的话说:‘干了一辈子海洋,从来没有想到还能通过载人潜水器获得这么多、这么高质量的样品。’在航次结束后,印尼海统部特地在当地举办了一场招待会,双方代表均表示,本航次对推动‘一带一路’高质量发展、构建人类命运共同体具有重要意义,希望两国继续加深在深海科技领域的合作。”杜梦然说。
让杜梦然感到特别振奋的是,在这个航次中,科考人员观察并采集了大量的生物地质标本。这样的发现让她和同行的科考人员意识到,这些深渊由于所处地缘位置不同、陆缘输入的有机质不同,以及底部流体活动性质不同而孕育了共同海沟条件下的生物多样性和生物链。预计随着分子学、生态学鉴定工作的进一步展开,系列深渊新物种的神秘面纱将逐渐被揭开。
今年年中,深海所深渊团队又马不停蹄地前往他们向往已久的堪察加海沟和阿留申海沟这两个深渊科学界一直关注而研究却十分匮乏的区域。这是人类首次通过载人潜水器到达堪察加海沟近万米的深度,并发现了这个海沟的“三高”和“三落”。所谓“三高”即前所未见的高生物数量、高生物质量和高生物多样性,“三落”则是指鲸落、木落和海带落,这些“落”持续地支撑着深渊底部生命的生生不息。过去,科学家认为脊椎动物中的狮子鱼生活的最大深度是8200多米,但在堪察加海沟8500多米深处却发现并采集到了一条深渊狮子鱼,在过去基于理论计算的极限深度纪录之上又拓展了300多米。“那么,是什么样的机制使这些狮子鱼在8500多米水深处仍能生存?生命的极限在哪里?”杜梦然认为,不断地深潜,正在持续地刷新我们人类对深渊地质、环境与生命过程的认识。本次年会现场还播放了航次纪录片和由央视制作的载人深潜南海考古纪录片。
多项科学认知得到刷新,水下搜寻效益得到提升
主会场发言中,还有3位年轻的科研人员就各自参加的载人深潜航次作了分享报告。据参加同济大学深海研究团队今年在西太平洋组织实施的第四个载人深潜航次的同济大学博士后李琛介绍,此航次最大下潜深度约4300米,在乌尔达内塔海山群、加瓜海脊、花东海盆和南海海山群采集了岩石、沉积物、冷水珊瑚和大洋海水水样,旨在探索西太平洋和南海冷水珊瑚生态系统的变化,重建太平洋和南海之间中深层海水交换的高时间分辨率记录,揭示花东海盆和加瓜海脊的地质演变过程,检验西太平洋板块俯冲过程中边缘海海盆的板缘张裂新机制,并探讨微生物溶解有机碳和大洋碳汇的变化,为构建西太平洋地质演变、气候演变低纬驱动等重大科学问题提供关键实证材料。科考人员在航次中发现,冷水珊瑚在各个水深处都有垂直的分布,且喜欢生长在有比较强劲的水动力、有比较高的有机质向下输运的环境中,也即以海底的海山区附近为主的环境。西太平洋海区的冷水珊瑚以柳珊瑚为主,个体非常粗壮,适合开展后续的生物学和古海洋学研究。此外,在南海海区还发现了各种茁壮成长的石珊瑚,刷新了以往的认知。
中国科学院海洋研究所/崂山实验室的张鑫介绍,在其所在团队实施的“板块俯冲起始机制重大科学考察实验研究”项目中,“深海勇士”号载人潜水器共带回了470块总重2吨的岩石样品,体现了载人潜水器作业能力的提升。航次中绘制的从6600米到600米水深的3个剖面填图,可能是学术界最奢侈的一个“从头跑到尾”的深海地质填图。航次中还意外发现了昆仑热液群,用原位拉曼光谱仪证实了其喷发流体中存在大量的氢气。
国家深海基地管理中心的高翔介绍了2024西太平洋国际航次中,经过几年升级改造后的“蛟龙”号在技术上呈现的亮点和航次中开展的国际化科普和学术交流活动。
在当天下午围绕载人深潜器的科学应用、技术应用和快应作业分别举行的分会场讨论中,来自中国科学院声学研究所、深海所,国家文物局考古研究中心,上海交通大学,西安电子科技大学,浙江凯富博科科技有限公司等单位的报告人分别作了主题分享,并与现场听众进行了热烈的互动交流。
中国深海科技的迭代能力在自己手中,向全球开放
据“深海勇士”号和“奋斗者”号业主单位深海所介绍,2024年度,“两器两船”共执行48个航次/航段,出海527天,下潜248次,共计服务包括10家国外科研机构在内的103家单位、1327人次,支撑了我国深海科考、国产仪器装备海试、应急搜救打捞、深海考古、海洋地质灾害与深水油气工程等领域的相关工作。42家参航参潜用户单位包括企业、研究机构、高校、政府部门、传媒机构等。其中,下潜次数最多的12家单位所分布的国内11个城市中,三亚、青岛、北京和上海名列前四。“深海勇士”号迄今已累计下潜778次,本年度下潜水中平均时长7小时57分,最长达12小时,平均海底作业时长达6小时08分。下潜者中包含63名女性和6位记者、导演。“奋斗者”号迄今已累计下潜338次,本年度最大下潜深度达9580.8米,下潜深度超过6000米的潜次达50次,占所有下潜次数的53%。最长水中时间为12小时37分,平均水中时长为9小时35分,平均海底作业时长5小时57分。下潜者中包含35名女性和2 位记者、导演。
随着破冰等级达到P4级的我国首艘深远海多功能科学考察及文物考古船“探索三号”在本月底入列,我国载人深潜能力将从全海深拓展到全海域。明年,“探索一号”船将开展普伊斯哥海沟、蒂阿曼蒂娜海沟的科考作业;“探索二号”船将开展新一轮的南海深海考古。
第二届“深海勇士”号/“奋斗者”号载人潜水器用户科学指导委员会主任、中国科学院院士、同济大学海洋与地球科学学院院长翦知湣教授表示,美国“阿尔文”号达到迄今累计5282次的下潜次数用了60年,按照目前的工作进度,同样的潜次我国有望在30年内完成。
据介绍,目前全球每年其他载人深潜大国载人深潜器下潜的次数总和不到中国3艘载人深潜器下潜总次数的一半。载人深潜器提供了深海进入的迭代优势,而快速迭代是当今世界科学发展的新范式。令人欣慰的是,今天中国深海科技的迭代能力掌握在中国人自己手中,而且这个能力既面向全中国也面向全世界开放,越来越多的科学家将有机会在它的助力下取得新的科学突破。
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