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海面下藏著什么玄機 值得我們一次次走向深藍

2020年06月15日 08:52:49來源:龍灣新聞網
“海斗一號”刷新我國潛水器最大下潛深度

海面下藏著什么玄機 值得我們一次次走向深藍

  本報記者 王祝華 王健高 實 習 生 葉作林

  近日,由中國科學院沈陽自動化研究所研制的“海斗一號”全海深自主遙控潛水器載譽歸來,在馬里亞納海溝實現4次萬米下潛,最大下潛深度10907米,刷新中國潛水器最大下潛深度紀錄,眾人贊嘆“這是一個有‘深度’的潛水器!”與此同時,深?瓶家苍俣纫l關注。


 下潛多深才算深?瓶疾o定論

  深海,顧名思義,與淺海相對應,它包括海床、底土及上覆水體,是一個連接世界各大陸、具有復雜法律屬性的巨大空間。

  深?瓶,就是通過一定的技術手段和技術裝備,對深海的物理海洋、海洋生物、海洋化學、海洋地質等自然屬性進行科學調查,以獲得深?茖W數據的過程。

  那么,要下到多深才算深?瓶?

  中國科學院海洋研究所研究員李新正在接受科技日報記者采訪時表示,關于下到多深才算深?瓶嫉膯栴},在海洋地質學、物理海洋學、海洋生物學、海洋生態學等學科間一直沒有統一的說法,200米、500米、1000米、2000米甚至50000米都曾被作為深海的標志性深度。

  以海洋生物學為例,由于海洋生物對水深比較敏感,不同深度生活著不同的生物群落,因此海洋生物學對水深的劃分比較具體。由美國科學家阿蘭·P·特魯希略和哈洛德·V·瑟曼所著的《海洋學導論》中指出:水深200—4000米為半深海帶,4000—6000米為深海帶,6000米以下為超深淵帶。因此,對于海洋生物科考來說,200米以下的科考就算作半深?疾,4000米以下算深?疾。

 用深?瓶及l掘海洋深處的寶藏

  深海蘊藏著人類社會未來發展所需的戰略金屬、能源和生物資源,被譽為21世紀人類可持續發展的戰略“新疆域”。目前,確定有開發價值或潛力的領域主要有深海礦產資源的勘探與開發、深層海水的產業化應用、深海生物及基因產業、深海油氣資源的勘探與開發等。

  資料顯示,深海蘊藏多金屬結核、富鈷結殼、海底熱液硫化物中鎳、鈷、錳、銅等含量是陸地的數十到數百倍。由于海底金屬礦產的開采與陸上相比成本更高,商業開發利用價值和潛力沒有顯現出來,加之海底采礦需具有相當高的技術水平,因此海底礦產開發尚屬于探測和試驗階段。

  深層海水與表面海水的溫度差還蘊藏著巨大的能源資源。溫差能具有可再生、清潔、能量輸出波動小等優點,樂觀估計,全球海洋溫差能儲量的理論值為3×1016千瓦/年—9×1016千瓦/年。目前海洋溫差能利用技術已趨于成熟,正從小型試驗研究,向大型商用化方向發展,全球已建成海水溫差能發電站8座(含試驗或驗證型發電系統)。

  另外,在深;钴S著一些奇特的微生物,它們在獨特的物理、化學和生態環境中,在高壓、劇變的溫度梯度、極微弱的光照條件和高濃度的有毒物質包圍中,形成了極為獨特的生物結構、代謝機制,它們體內的各種活性物質在醫藥、環保等領域都將有廣泛的應用前景。這些生物基因資源可能將在提高人類生活質量、改善基因缺陷、根除癌癥等重大疾病方面發揮重要作用。

  正因如此,深?瓶加兄浅V匾目茖W意義。李新正表示,人類通過深?瓶,可以更深入地了解海洋的運作方式、深海的奧秘,從而更好地利用和保護海洋資源。例如,了解深海洋流運動方式,可以更好地理解海氣相互作用從而更加準確地預報天氣和海況;了解深海生命現象,可以更好地追溯地球生命的發展歷史,更好地回答生命起源、演化等重大科學問題;從深海生物中可以提取淺海生物沒有的生物活性物質,推動生物制藥的進步,為人類造福;了解海底地質變化和洋殼運動規律,可以更準確地預測海底地震,讓海底礦藏開采更有安全保障。

人類從未停止對海洋的探索

  從古至今,人類從未停止過對海洋的探索。

  有記錄的最早的深海生物科考是1818年英國在北極海域1464米處采集到1種棘皮動物。

  而開啟現代科學海洋考察的則是1872—1876年的“挑戰者號”科考船遠征!疤魬鹫摺碧柡叫薪7萬海里(13萬公里),總共進行了492次深海探通、133次海底挖掘、151次開闊水域拖網和263次連續水溫觀測,并發現約4700種新的海洋生物!疤魬鹫摺碧栠h征是人類史上第一次真正海洋巡航的科學考察。

  20世紀20年代,人類開始研制現代潛水器,向海洋更深處發起挑戰。1934年,美國潛水器潛入914米深度,是人類第一次在深海對生物進行觀察。

  20世紀60年代,以美國“阿爾文”號為代表的第二代潛水器得到發展!鞍栁摹碧枎в袆恿,還配置了水下攝影機、機械手等,下潛深度3658米。它曾經在地中海850米深的海底找到了一顆遺失的氫彈,也成功地探索了沉睡多年的“泰坦尼克”號,是世界上潛水次數最多的潛水器。

  2012年12月,我國“蛟龍”號搭載3名潛航員在馬里亞納海溝下潛到7062米,創下同類型載人潛水器的最大潛深紀錄。

  ……

  大洋鉆探計劃始于1966年。海底熱泉則在1977年由約翰·科里斯和羅伯·巴拉德搭乘“阿爾文”號發現。20世紀70年代,科學家將大型電腦應用于海洋科考,對海洋條件進行數值計算,并視其為整體環境變化預測的一部分,同時廣泛地設置海洋浮標,以取得更完整的觀測資料。

  隨著科學技術的進步,人類下潛深海還會遇到哪些挑戰呢?李新正說,主要還是要克服黑暗、動力障礙、無法自然呼吸等帶來的心理壓力,以及隨時可能出現的洋流、海洋動物、地質變動等帶來的危險。

  當前,人類深?瓶及l展體現在深海高技術研發與應用,包括深海環境監測技術,深水油氣、礦產、生物及其基因資源勘查和開發技術,深海運載平臺和作業技術等。深海高技術是海洋開發和海洋技術發展的最前沿和制高點,是國家綜合實力的集中表現,也是目前世界高科技發展的方向之一。

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  這些技術被用來征服深海

  像航天技術一樣,深?瓶家残枰碌膬x器和技術。外太空是寒冷無壓力的真空,但海洋深處更加富有挑戰——超高壓、低溫且黑暗。

  8世紀,維京人在繩索上掛金屬塊以測量水深。從19世紀開始,研究人員開始使用鋼纜對海洋進行測深。進入20世紀,科學家們想到了利用聲音測量水深,他們使用炸彈測深(將炸彈扔入海溝并記錄回聲),發現馬里亞納海溝、菲律賓海溝和湯加海溝的深度都超過1萬米。在20世紀50年代后,海洋科考進入聲吶時代。

  當人們確定海床深度后,便想看看海床是怎樣的一番景象。第一艘潛水艇由荷蘭工程師德雷爾于1623年制造。1865年法國發明家貝努瓦·盧庫埃羅發明潛水服和呼吸器。1943年,庫斯托與埃米爾·加尼昂共同發明水肺,使用至今。

  目前世界上擁有載人深潛器的只有美國、日本、法國、俄羅斯、中國5個國家。其中中國“蛟龍”號的設計最大工作深度為7000米。

  但有人潛水器的使用費用令大多數科研團隊望而卻步,加之載人深潛器在滿足深潛技術要求之外,還要考慮海洋學家的生命安全, 因此現代深海探索大多數時候依賴于無人潛水器。

  無人潛水器包括遙控潛水器和自主水下航行器。遙控潛水器是由科考船上的研究人員控制的系留式水下設備,遙控潛水器通常安裝攝像機、機械臂、聲納設備和樣品容器。自主水下航行器無需人工控制即可運行,可以通過聲吶繪制海床三維地圖,測量深海溫度與化學物質并拍照。這兩種無人潛水器共同成為了今天深?瓶嫉闹髁。

[編輯: trs接口] 
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