海底沙漠的绿洲

科技工作者之家 2021-07-01


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《耕海探洋》,许晨著,浙江教育出版社2019年9月出版,定价:78元

 

■许晨

这年(编者注:2015年)7月13日,“科学”号考察船成功躲过了9号台风“灿鸿”,利用10号、11号台风尚未生成的时机,抓紧航渡到计划中的作业海域,布置“发现”号下海寻找冷泉口。央视《走近科学》栏目记者随船拍摄纪录片。科考队长是海洋技术专家栾振东,船载实验室主任则是30岁出头的连超。

为了配合中央电视台做节目、观察海水压力下物体的变化,科研人员准备了5个鸡蛋——三个生的、两个熟的,把它们放在一个塑胶袋里,绑在ROV机械手臂上,随同下潜。

“发现”号下潜开始了,甲板左侧,工程技术部保障组在隆隆的绞车声中利用缆绳一米一米地下放ROV。而在旁边的集装箱操控室里,首席科学家张鑫如临战的将军似地“坐镇”——起初都是他亲自操作,连续100多次,如今培养出一批年轻人,可以专注于指挥了。

操作室里,现场人员紧盯着由十几块不同画面组成的监控屏幕。“发现”号在水下作业的情形、甲板上作业的工况,以及驾驶台、物理室等全船信息,通过不同的摄像头一目了然。张鑫与记者等人注视着由“发现”号高清摄像传输回来的画面。100米、300米、500米……挂在机械手臂上的塑料袋在水流里上下翻飞、左右摇摆,可里边的鸡蛋始终没有变化,似乎巨大的海水压力对它们不起作用。

漫长的50分钟过去了,“发现”号终于抵达了海底,沿着预先计划的站位寻找冷泉眼。操作员小心翼翼地控制着手柄,借助照明灯和摄像头操作这台水下机器人,一点一点地“摸着石头过河”。经过一大片灰色的坑洼地带,眼前的影像让科考队员们惊喜不已:黑黝黝的海底聚集着密密麻麻的奇特生物,雪白的铠甲虾、黑色的贻贝、张牙舞爪的螃蟹,还有穿插在其间游弋的通体透明的阿尔文虾……

“看,这些生物在深海里怎么生存呢?”记者问道。

张鑫解释说:“它们与热液口的生物类似,不需要阳光和氧气,都是依靠甲烷、硫化物存活的特殊群落。这种白色铠甲虾多的地方,就预示着有冷泉口了。而螃蟹不是冷泉区特有的生物,它们可能是来摄食铠甲虾和贻贝的。我们的重点还是寻找冷泉眼……”

沿着布满铠甲虾的海底一米一米地搜寻,大约经过7个小时的漫长期待,“发现”号终于在一片富集铠甲虾的区域找到了冷泉眼。可令人遗憾的是,这个泉眼比上一年找到的小很多,喷出的甲烷气体也少得可怜,不能收集到足够的可燃冰样本。无奈之下,他们只好回收ROV,准备第二天换个区域重新寻找。

不料,刚刚还是蓝天白云碧波荡漾的南海上,突然狂风大作、暴雨倾盆,这使得回收水下机器人变得困难重重。因为风浪使船身剧烈摇晃,重达数吨的ROV只靠一根钢缆维系,如果出水到甲板与船体发生碰撞,那是十分危险的! 所以,应该尽量避免在恶劣气候下作业。可风云变幻莫测,怎么办?

经验丰富的船长隋以勇跑到驾驶台上,亲自指挥,通过对讲机与张鑫商量。甲板上的其他物品都已绑扎固定好了,只剩下“发现”号还没上来。两人紧张迅疾地交流了一会儿,决定暂时放弃回收,让它先留在海底等待时机。隋船长指挥将船头顶浪顶流,防止船舶横摇,因为在突变的海况里,有效控制船身稳定性至关重要。

此时“科学”号优异的耐波性能再次发挥出来,宽体船型再加上减摇水舱装置和独特的舵桨合一电力推进系统,最大限度地控制了船体的晃动。而其特有的动力定位系统,依靠全球定位系统(GPS)定位和动力装置,即使在9级风这样极端的条件下,也能够将船位偏移控制在3米的范围内并保证船艏向的稳定。几小时后,工程技术保障人员抓住风浪小了的间隙,一鼓作气将“发现”号成功回收上来。

值得一提的是,那些到深海转了一圈的鸡蛋完好无损!他们在鸡蛋外壳上打一束光,发现蛋壳上布满难以察觉的空隙,具有极强的透光性,对水压变化或许会有适应性。

在此后的几天里,“发现”号连续4次下潜,都没找到理想的冷泉口,这不免让张鑫有些焦急。天气海况也在逐步恶化,西南方向有个低气压可能形成热带气旋,强度增大就会是台风了。科考队决定连夜再下潜一次,一边继续寻找泉眼,一边做各种压力试验及采集生物样本。

一切准备就绪,深夜12点,“发现”号开始了此次科考的又一次冲刺。机械手臂的塑料袋里,分别放上两个电灯泡,还有西红柿和土豆,目的还是观察这些物质受到海水压力后有什么变化。起吊、移动、放缆、入海,一气呵成,ROV顺利下水了。

100米、200米,一切如常。当海水深度指针报出315米时,只见两个灯泡一闪,先后破碎了。这个深度对应的压力也就是30个大气压,相当于一桶水的重量。而西红柿和土豆完好如初,没有一点变化。40分钟后,“发现”号到达了这片海域的海底,在铠甲虾和贻贝堆里一边采集生物,一边寻找冷泉口。

这一次没有令大家失望,“发现”号如同深海犁铧一样拉网式耕耘,终于发现了一串串不断涌出的气泡,冷泉口找到了! 张鑫兴奋不已,指挥着操作员将ROV摄像头靠近泉眼,用机械手取出一个试管瓶扣在上面,不一会儿,那些钻进瓶子里的气泡就凝结成了晶莹的“冰块”,这就是天然气水合物——可燃冰!

好啊! 成果丰硕,不但找到了冷泉,收集到了充足的可燃冰样本——他们准备将两管样本带回陆地实验室研究,将两管样本留在海底,一年后再来做持续性分析——还采捕到了大量活体生物样本。不知不觉,“发现”号已经在水下工作了14个小时,大功告成,迅速回收上来打道回府。

过去,海洋科学家受研究平台的限制,无法长时间成系列地连续观测,也无法获得如此大量的样品,更不可能把实验室搬到海底,在数千米深的海底长期进行原位实验。正是有了“科学”号考察船,有了“发现”号水下机器人,我们才得以大踏步走向深海大洋,对各种极端生命体和矿物成因进行系统研究。

这次考察,让世人见识到了冷泉区生物密度大、品种多,与热液区一样,存在着世界上第二种生命循环系统。据推算,整个海洋深处至少有上千万种无脊椎动物。幽深黑暗的海底,再也不是传统认识中的荒漠了,而是一片“海底绿洲”……


来源:中国科学报

原文链接:http://news.sciencenet.cn//sbhtmlnews/2021/6/363648.shtm

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