深海著陸器：海底的人造“海洋之眼”

第二看臺

近日,，我國新一代遠洋綜合科考船“科學”號在南海成功回收了我國國內(nèi)首套連續(xù)工作超一年的“深海著陸器”。

在過去375天里,，被稱為人造“海洋之眼”的深海著陸器,，在水深1130米左右的南海北部一冷泉噴口處,，進行原位觀測，帶回了約186千兆的冷泉區(qū)高清影像和傳感器數(shù)據(jù)資料,。

深海著陸器為什么布放在南海冷泉區(qū),？著陸器上攜帶了哪些高科技“武器”？這些數(shù)據(jù)將揭開冷泉生態(tài)系統(tǒng)哪些深海秘密,？在冷泉區(qū)布放著陸器有什么技術難點,？中國科學院海洋研究所特聘研究員、著陸器2016年測試和布放航次的首席科學家張鑫對此進行了解答,。

將實驗室搬到了海底

南海冷泉區(qū),，這是此次深海著陸器工作的主要戰(zhàn)場。

冷泉，顧名思義,，溫度較低,，但又非一個“冷”字可以概括。

張鑫說,，冷泉是一種以水,、碳氫化合物(天然氣和石油)、硫化氫,、細粒沉積物為主要成分,，溫度較低，流體溫度與海水溫度相近的流體,，主要分布在被動陸緣和主動陸緣斜坡海底沉積面之下,。

冷泉反映了海底的一種極端環(huán)境，但在這種環(huán)境中又生活了大量的生物,，它們不依靠陽光而生存，正因如此,，冷泉成為地球科學以及生命科學研究的熱點,。

這次考察的南海冷泉區(qū)主要位于臺西南海域?！霸摵Ｓ蚶淙獏^(qū)已經(jīng)活動了很長時間,，形成了大量自生碳酸鹽巖，其噴口周圍也富集著大量的生物,，主要以潛鎧蝦,、鎧甲蝦、貽貝,、阿爾文蝦為主,。此處生物群落繁茂，水深1130米左右,?！睆場握f，經(jīng)過綜合考慮,，項目組選擇對該海域的冷泉區(qū)進行細致的長期原位觀測,。“如果將樣品取上船再做分析研究,，變化的溫度和壓力將導致海底生命的死亡,，所謂原位探測，相當于將實驗室搬到了海底,?！?/p>

自己編程自動“叫醒”

2016年9月8日零時，激動人心的時刻到來,，借助“科學”號母船的同軸鎧裝通訊電纜,，重達近兩噸的深海著陸器,，被緩緩放至臺西南海域冷泉區(qū)。

張鑫說,，如果將一個海域比作一個房間,，深海著陸器相當于在房間里安了個攝像頭，能夠監(jiān)控水下生物的生活規(guī)律,?！八軌蜃约壕幊蹋话忝扛魩讉€小時‘醒’一次,，監(jiān)控兩分鐘左右又進入夢鄉(xiāng),。”此次布放前,，科學家已將這臺著陸器進行了長達一個月的試布放,。

與之前著陸器相比，這是國內(nèi)首套在深海連續(xù)工作超過一年的深海定點觀測系統(tǒng),。張鑫說,，要讓系統(tǒng)在深海工作這么長時間，需要進行特別的低功耗設計,?！懊刻烀總€系統(tǒng)都需要工作四次，每次幾分鐘,，加起來一年就要消耗很多電力,，此外系統(tǒng)待機的時候也需要消耗電力?！?/p>

尤其值得一提的是,，這次著陸器布放的位置是在活躍的冷泉區(qū)。與廣闊的臺西南海域相比,，冷泉冒泡的噴口也就與陸地上的籃球場大小相當,，布放時需要船、潛水器和著陸器緊密配合,，才能將近兩噸的著陸器一點點地準確挪至噴口,。

多功能的深海作業(yè)平臺

受科技水平限制，人們對海洋的認知多是通過航海取得,，對海洋過程的觀測只能是表面的,、短暫的、不連續(xù)的,。隨著技術的發(fā)展和探測需求的推動,，科研人員的視野不再局限于海表，而是想深入“虎穴”進入海水以下進行連續(xù)長期的觀測。

“著陸器也是作業(yè)平臺,，可以完成多種原位傳感器數(shù)據(jù)資料的獲取工作”,，張鑫說，此次布放的深海著陸器搭載了CTD設備,，以獲取冷泉區(qū)域的溫度,、鹽度、深度,。為了能使深海著陸器這只“眼睛”看得更多更全面,，深海著陸器上也可以搭載其他傳感器，諸如pH傳感器,、甲烷傳感器,、二氧化碳傳感器、原位光譜傳感器等,。

300多天里,，系統(tǒng)攜帶高清影像系統(tǒng)，成功獲取了冷泉噴口附近眾多生物群落生長演化的高清影像資料,。張鑫說,，這些參數(shù)和影像的獲得，將為解析冷泉生態(tài)系統(tǒng)生物群落變遷,、生活史演替、種群補充機制,、生物活動機制等重要基礎生物學問題及其與環(huán)境之間的關系提供重要的第一手數(shù)據(jù),。

作為目前我國觀測時間尺度最長的化能生態(tài)系統(tǒng)原位定點觀測平臺，該系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的成功回收也將成為回答冷泉關鍵環(huán)境參數(shù)與上層水體水動力過程,、地質(zhì)活動關系等科學問題的金鑰匙,，提升我國深海生態(tài)系統(tǒng)的國際影響力。