探索海洋深處的奧秘(開卷知新)

发布时间:2020-08-25 编辑:西极电力网

探索海洋深處的奧秘(開卷知新)

 

  圖為“蛟龍”號載人深潛器。

 

  習近平總書記強調,要進一步關心海洋、認識海洋、經略海洋,推動我國海洋強國建設不斷取得新成就。

  伴隨深海探測技術的發展,人類深入認識深海的時代正在來臨。500年前達·芬奇設計潛水服、150年前凡爾納寫《海底兩萬裡》,當時的科學幻想如今正在成為現實。

  從科學角度看,探索深海能夠幫助人類深入了解海洋的奧秘、地球的奧秘。水深超過2000米的深海,佔據地球表面的3/5,無論溫室氣體排放的歸宿,還是氣候長期變化的源頭,都要追溯到海水深層。不僅如此,海底是距離地球內部最近的地方:大陸地殼平均35公裡厚,大洋地殼則為7公裡。揭示板塊運動的規律、窺探地球內部的真相,也要到深海底部進行探索

  從經濟角度看,深海蘊藏著豐富的礦產、油氣和生物資源。目前,海洋石油產量佔世界石油產量的30%,高居世界海洋經濟首位,其中發展最快的是深水油田。近年來全球重大油氣發現,70%來自水深超過1000米的水域。海底有待開發的資源非常豐富,現在還只是起步階段。比如海底的微生物新陳代謝極其緩慢,生殖周期在千年以上,但人類尚不知如何利用其“長壽基因”﹔太平洋一片深海黏土所含的稀土元素可供人類使用幾十年,但開採利用技術尚待研發。

  深潛、深鑽、深網是當今探索深海奧秘的三大手段,即深潛科學考察、國際大洋鑽探和國家海底科學觀測網建設。深潛是直觀的深海探索,但在空間和時間上都存在局限性。深潛最深隻能到海底,從海底往下得靠鑽探,這就是深鑽﹔深潛的運行時間隻能以小時計,想要長期連續觀測就得將傳感器放到海底,聯網觀測,這就是深網。深潛、深鑽和深網,共同擔起深海探索的技術重任。目前,我國已建立起“三深”格局,深海科考進入快速發展期。

  深潛:深海探索的尖兵

  明代《天工開物》中就有關於潛水的記載:屏住一口氣潛入海底“沒水採珠”。但是海水每加深10米就增加一個大氣壓,深海下潛隻能在某種容器裡進行。

  20世紀晚期,人類在克服地心引力進入太空的同時,也頂住水柱壓力進入深水海底。經過潛水鐘、潛水球的試探,1960年,“的裡亞斯特”號深潛器下潛到太平洋馬裡亞納海溝水深10916米的海底,將兩個人首次送入地球表面的最深處。經過幾十年的探索,現在的深潛器已經發展為作業型,配有動力系統和各種取樣設施,成為深海探索的尖兵,其突出貢獻是1979年在東太平洋發現黑煙囪熱液系統。上世紀80年代,美國、法國、蘇聯、日本分別建造了載人深潛器,最深可以潛入6500米。

  我國深海科技起步較晚但發展迅速。2012年,“蛟龍”號載人深潛器下潛至7062米,創世界同類作業型潛水器最大下潛深度紀錄。2017年,4500米型的“深海勇士”號載人深潛器正式投入使用,國產自主率超過95%。目前,萬米級全水深的載人深潛器已經處於試驗階段,我國正邁向國際深潛設施制造前列。正是通過載人深潛,我國在南海發現了海山上成片的多金屬結核、古熱液區和冷水珊瑚林,在西南印度洋勘查了金屬硫化物礦點。

  隨著自動化和人工智能的發展,探索深海也可以不用人類親身下潛。上世紀70年代以來迅速發展的非載人深潛器,同樣可以進行許多項目的科學探索,而且具有成本低、效率高的優勢。世界上載人深潛器為數稀少,無人遙控潛水器則已廣泛使用。由於有臍帶纜和母船連接,遙控潛水器有充足的能源保障,不僅可用於長時間的科研考察,更是當前水下工程作業的主力。我國70年代末開始研制非載人深潛器,進展迅速,“海馬”號4500米級遙控潛水器、“潛龍”號無人無纜自主潛水器、“海龍”號無人有纜潛水器等,正在壯大著我國深潛器的陣營。

  深鑽:窺探地球內部奧秘

  “三深”中規模最大、需要國際合作進行的,是國際大洋鑽探計劃的深鑽。國際大洋鑽探計劃從1968年開始,是由20多個國家共同參加的科學探索計劃,其任務是探索深海底下的地球內部,是國際科學界為時最久、影響最大的合作計劃。

  大洋鑽探由於技術要求高、經費投入大,必須依靠國際合作。大洋鑽探每兩個月執行一個鑽探航次,每個航次採用的都是最先進的鑽探船,科技含量極高。半個世紀來,大洋鑽探在世界大洋鑽井4000多口,取回岩芯40多萬米,從多方面加深了人類對地球的認識。比如70年代的大洋鑽探,証實了地球構造運動的板塊學說,找到了氣候長期變化的軌道驅動﹔后來的鑽探又發現了海底的天然氣水合物,以及地殼裡微生物構成的“深部生物圈”。大洋鑽探始終引領著國際地球科學的發展。

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