下潛，開啟深海之旅

曹紅　李勛祥

青島海洋地質(zhì)研究所曹紅副研究員和徐翠玲副研究員近日參加了由上海海洋大學(xué)牽頭組織的TS2-30-3南海冷泉調(diào)查航次，她們搭載“深海勇士”號載人深潛器，順利完成了南海冷泉載人深潛任務(wù)。

突破自我 挑戰(zhàn)深海

曹紅和徐翠玲在本航次中執(zhí)行的是“中國海域冷泉深潛調(diào)查研究計劃”，該計劃于2022年6月在青島確立，由青島海洋所、上海海洋大學(xué)、中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所（以下簡稱：“深海所”）和自然資源部第三海洋研究所4家單位共同策劃。

2023年12月的一天，作為本次深潛科學(xué)家，曹紅和徐翠玲登上深海所“探索二號”科考船。在“海馬冷泉”海域，她們乘坐“深海勇士”號載人潛水器（HOV）下潛。她們的首次深海之旅由此展開。

近10年來，曹紅所在的深海極端環(huán)境探測研究團隊在我國海域累計發(fā)現(xiàn)聲學(xué)氣泡羽流（存在深海冷泉的重要標(biāo)志）數(shù)量200余個，并通過可視化有纜潛水器（ROV）證實冷泉10余個，是我國發(fā)現(xiàn)冷泉數(shù)量最多的團隊。該團隊此前主要利用ROV、無人無纜潛水器（AUV）等對冷泉開展調(diào)查，但乘坐HOV親臨海底，進行最為逼真的現(xiàn)場調(diào)查、取樣以及實驗，還是第一次。

因為是首次乘坐載人深潛器下潛，同時得知要在潛水器里作業(yè)8個小時，曹紅還是有一些緊張。但她滿懷對海洋地質(zhì)事業(yè)的熱愛，對深邃海底世界的向往，以及對解密深海冷泉的期望，不斷鼓勵自己克服困難，樹立了探索深海的勇氣。同時她了解到，一同下潛的主駕駛王碩已經(jīng)駕駛“深海勇士”號下潛過80多次，副駕駛徐立達也已下潛過約30次，這都給了她更多的信心。當(dāng)天上午7點25分，曹紅跟隨駕駛員進入“深海勇士”號載人艙，開始下潛。

“深潛器脫鉤進入水中的那段時間著實讓人不舒服，但下潛到幾十米后就穩(wěn)定了?！蓖高^舷窗看著湛藍無比的大海，觀察海里的一些藻類、魚蝦，曹紅很快忘記了緊張和不適，取而代之的是興奮和激動，她渴望快點到達海底一探究竟。通過監(jiān)視屏幕，曹紅看到深潛器的下潛速度是36米/分鐘，只花了約5分鐘，深潛器就下潛到了海底200米。200米到1000米這個水層，被稱為“暮色帶”，因為穿透到這一層的光線已相當(dāng)昏暗。這時，駕駛員打開了潛水器的照明燈，于是周圍漆黑的海洋又亮了起來，曹紅得以繼續(xù)觀察海洋生物。

大約40分鐘后，“深海勇士”號接近海底，停止下潛。曹紅看了下深度，接近1400米。在近海底，“深海勇士”號以每秒0.5米到1米的速度從冷泉邊緣區(qū)向核心區(qū)前行，曹紅的注意力也開始轉(zhuǎn)移到調(diào)查研究“海馬冷泉”上。

同樣的經(jīng)歷，在另一個深潛航次里，徐翠玲也體會到了。不過，在進入“暮色帶”后，由于深潛任務(wù)相對較多，為了省電，潛水器的照明燈并沒有打開。因為海洋一片漆黑，為了緩解緊張情緒，徐翠玲在下潛時一直填寫樣品標(biāo)簽，寫了幾百枚，這為后續(xù)的樣品處理和保存工作節(jié)省了時間，可以盡快把取回來的樣品保存起來。

當(dāng)“深海勇士”號下潛至接近1400米的海底，停止下潛、打開燈光時，徐翠玲立刻湊到舷窗邊，她看到了比手掌大但已死亡的白瓜貝密密麻麻地覆蓋在海底，這時駕駛員像導(dǎo)游似的開始介紹：“這一片是白瓜貝的墳場，我們再往前走，可以看到活著的貽貝群……”歡快的氣氛讓她放松下來，研究工作穩(wěn)步開展。

探索冷泉 海底尋寶

在近海底前行了約一個小時，一個冷泉噴口出現(xiàn)在眼前。“只見富含甲烷等主要成分的流體不斷從海底往上噴發(fā)，產(chǎn)生了大量氣泡，形成了幾十米的氣泡羽流，我一下子就想到了電視劇《西游記》中的龍宮?！笨拷淙獓娍冢芗t被這種壯觀的景象深深吸引。不過，僅僅隔了一天時間，當(dāng)徐翠玲再次來到這個冷泉噴口處時，卻發(fā)現(xiàn)已沒有多少氣泡了?！斑@鮮明地體現(xiàn)了冷泉具有易變性，一些冷泉可能僅僅過了幾個小時就不再‘噴發(fā)，但過幾天或幾個月又‘復(fù)噴。”為了研究冷泉流體到底能在海水中漂多遠，徐翠玲對冷泉噴口處的海水進行了分層取樣，并利用甲烷傳感器等裝備對冷泉流體成分進行了測試，以待后續(xù)進一步研究。

與徐翠玲不同，曹紅并沒有把精力過多放在冷泉流體上，因為研究冷泉等深海極端環(huán)境的礦物巖石才是她關(guān)注的重點。在觀察冷泉噴口時，她很快注意到海底裸露的白色天然氣水合物（可燃冰）。以往的研究證明，與冷泉活動有關(guān)的淺表層天然氣水合物分布廣泛，在有限區(qū)域內(nèi)可以高度富集，例如墨西哥灣地區(qū)的淺表層天然氣水合物可達5～6米，具有可觀的資源價值。實際上，深海冷泉之所以備受社會關(guān)注，一個重要的原因就是存在這種特殊的優(yōu)質(zhì)清潔資源。

“在冷泉噴口處對沉積物和生物等進行取樣后，我當(dāng)時有一個遺憾，就是沒有發(fā)現(xiàn)和獲取到冷泉活動的主要產(chǎn)物——冷泉碳酸鹽巖。冷泉碳酸鹽巖的形成，一般需要歷經(jīng)上百年、上千年的沉淀，這在古冷泉（已經(jīng)活躍了比較長時間的冷泉，但目前處于休眠或停止噴發(fā)狀態(tài)）發(fā)現(xiàn)的概率較大?！辈芗t在與同伴表達了自己的遺憾后，王碩、徐立達兩位駕駛員立刻駕駛潛水器去尋找?！爱?dāng)時已經(jīng)是中午12點多，大家午飯也顧不上吃，駕駛員不斷跟船上的工作人員確定古冷泉的坐標(biāo)，最終在一個多小時后找到了一處古冷泉，獲得了碳酸鹽巖樣品?！?/p>

在完全黑暗、低溫高壓的深海海底，曹紅、徐翠玲在分別關(guān)注冷泉礦物巖石、冷泉流體之余，還在冷泉區(qū)看到和獲取了貽貝、海螺等眾多深海生物，這些具有獨特生理結(jié)構(gòu)和代謝機制的冷泉生物，隨著冷泉活動的變化而興盛、衰亡，在荒蕪的海底形成了一片“深海綠洲”，顛覆了人類對“萬物生長靠太陽”的傳統(tǒng)認知。對深海冷泉開展系統(tǒng)研究，不僅是因為存在天然氣水合物這種深海礦物，而且關(guān)乎生命起源、生命極限等系列重要科學(xué)問題的解決，對深海生物資源開發(fā)利用，例如對海洋藥物與生物制品研發(fā)，都具有重大價值。

滿載而歸 期待未來

按照慣例，“深海勇士”號每天上午8點50分下水，下午約5點浮出水面，這是“深海勇士”號團隊精心設(shè)計好的時間。在確保電池續(xù)航安全的前提下，讓深潛人員盡可能完成8小時水下作業(yè)時長，并且也可以趕上船上的早餐和晚餐。不過，曹紅下潛的那個航次，因為擔(dān)心海況不好，提前了約一小時下水，所以下午4點就浮出了水面?；氐娇瓶即虾螅芗t、徐翠玲等工作人員旋即開始對樣品進行處理和保存。

“我們自主研發(fā)的水下高精度雙目相機以及與中國海洋大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的甲烷、二氧化碳傳感器，通過搭載‘深海勇士號載人潛水器，以及搭載科考船上的溫鹽深儀器進行試驗，驗證了裝備的可靠性和先進性?！辈芗t談道。本航次利用水下高精度雙目相機，以及甲烷和二氧化碳傳感器開展深海原位測試，獲取了一大批活動冷泉區(qū)地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)和資料，同時采集了冷泉區(qū)沉積物、巖石、生物和流體等多種類型樣品，圓滿完成了航次任務(wù)。

本航次獲得的樣品和數(shù)據(jù)將會為青島海洋所進一步開展冷泉相關(guān)研究提供重要支撐，也為項目組及科研人員瞄準國際前沿，積極參與國家深海重大研究計劃積累了寶貴經(jīng)驗。

深海冷泉是地球科學(xué)與生命科學(xué)交叉研究的前沿領(lǐng)域，也是全球深海探測的重要目標(biāo)。經(jīng)過十余年的辛勤耕耘，青島海洋所深海極端環(huán)境探測研究團隊在深海冷泉研究方面夯牢了堅實的基礎(chǔ)。近年來，通過自主研發(fā)譜系化水下傳感器和探測機器人等一批先進調(diào)查裝備與技術(shù)，該團隊逐漸成為國內(nèi)冷泉調(diào)查研究領(lǐng)域的一支重要力量。

◎ 來源|中國礦業(yè)報