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【解放日报】触摸海底

时间:2013-07-16浏览:3

【解放日报】触摸海底

来源:【解放日报】

  

解放 周怀阳


??????? 2013年6月10日至7月12日,“蛟龙”号载人深潜器搭乘母船“向阳红09”,在我国南海海域开展首个试验性应用航次。先后共有6位科学家随“蛟龙”号一起下潜,执行“南海深部计划”的科考任务,这也是我国科学家首次随“蛟龙”号下潜。其中亚搏在线登录入口的周怀阳教授是“蛟龙”号搭载的第一位科学家乘客,也是同行中下潜次数最多的。
??????? 7月14日,记者在厦门港的“向阳红09”船上,专访了周怀阳教授。

  本报记者 章迪思 梁建刚
  下潜开始了。
  周怀阳斜坐在“蛟龙”号内舱的地板上,倚着直径50厘米的圆形观察窗,望向窗外。
  水,一下涌上来,阳光在海面的反射有些刺眼,等候在海里的“蛙人”围过来,爬上探测器解开缆绳。
  设备正常、通讯正常……“蛟龙”号的下身突然裂开一道口子,温暖的海水涌入后舱,大约20分钟,“蛟龙”号沿着一条犹如从海面拉伸到海底的弹簧曲线,顺时针盘旋着向海下潜去。
  万道平行的阳光,穿透了蓝色,10米、50米、100米、200米……海水像一幅巨大的蓝色渐变画,由浅至深,直至黑色。渐渐地,发着荧光的万千微生物出现了。这里,是另一个世界。
  作为“蛟龙”号首个试验性应用航次的第一位“乘客”,周怀阳觉得眼睛有些看不过来,展现在他面前的这个世界,他已期待了十多年。
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  从下潜的那一刻开始,周怀阳的眼睛,就再没有离开过观察窗,生怕错过任何一道风景。
  那一片黑暗中的世界,只有真正身临其境,才能发现它的精彩。
  “蛟龙”号以30米/分钟的速度,几乎匀速下潜着。
  刚开始,还有一道道光柱射入海面。
  200米时,所有的光线都消失了。
  “蛟龙”号头部的10盏探灯,努力地射向黑暗。巨大的散射,光也只能照亮身前不过5米的地方。
  周怀阳用手遮住舱内微弱的灯光。渐渐地,眼睛适应了黑暗,奇妙的世界出现了。
  这里的黑色,仿佛繁星点点的天空,无数星辰——实际上是浮游生物发出的荧光,在光照下,犹如星星般,闪耀着奇妙光芒。
  临近海底,更多的悬浮物、微生物,随着洋流漂过眼前,密集而又舒缓,仿佛下着雪一般。
  这样的景象,叫作“海洋雪”。
  40分钟后,“蛟龙”号准确到达水下1300米的海底。“蛟龙”号停止下潜,稳定住船身,像直升机一样,开始巡航探索。
  就在距目标区约600米的一个斜坡上,周怀阳突然发现,一个从未见过的景象:一株株乳白色的笋状物,大约50厘米高、个个挺拔,好像列阵的士兵一样。
  究竟是什么?
  这引起了周怀阳的极大兴趣,但巡航观测中漂流而过,遗憾一时未及采到样本。
  再一次下潜时,专门对此,定点取样。“蛟龙”号机械手准确地抓起了一只“石笋”,从海底拔出时,根部牵出了如头发细密的麻丝。
  初步判断,这些根丝的成分,都是二氧化硅,也就是玻璃的主要成分。这应是巨型的玻璃海绵!
  这是一种相当古老与原始的生物,它没有消化道和神经系统,在进化上也没有别的分支。这一物种很可能是该环境下独有的生物,不过一切,还有待进一步研究。
  “蛟龙”号沿着海坡缓缓上行,抵达坡顶的冷泉区。这里的海底,被无数褐色的贻贝和闪着白瓷一般光泽的毛瓷蟹密密麻麻占满了,细小的螺蛳趴在贝壳身上,透明的小虾,静静停在一旁,身长不过1厘米的帽贝、无名的小甲虫,挪动着细密的小腿,慢慢爬行着,通过摄像机的近距离拍摄,还能看到它们的触须随着海水不断摆动,在捕捉海水中微量的有机物。
  大的贻贝有七八厘米长,与常食用的贻贝(俗称“海虹”)外形非常相似,只不过是褐色。毛瓷蟹的大小与贻贝类似,头顶还有3个尖刺,背部的壳呈现椭圆形,嘴巴和螯腿上的绒毛还在拼命抖动着捕食。这些生存在水下1000多米的深海生物,多依赖于甲烷和硫化氢这两种对人体有害的气体而生,但其外壳与肉质硬度与人类常食用的贝类并没有太大差别。
  1000多米深的水下,压力即达100多个大气压,相当于每平方厘米受力100多千克。就在这样的环境中,它们的生活竟仍如此自怡。
  在一处碳酸岩上,周怀阳还拍到了两只正在悬崖上对峙的螃蟹,起了个好玩的名字:绝壁侠侣。
  每到一处采样点,在周怀阳的授意下,潜航员稳定住船身,翻开活动板,舒展机械臂,拿出采样篮,就像打电动游戏一般,操纵着机械臂轻轻抓取样本,放进篮内。
  海下作业近6小时,“蛟龙”号抓取了88个贻贝、18个毛瓷螃蟹、7个帽贝和2块碳酸盐样品。
  这也是科学深潜器标准的工作模式。当“蛟龙”号的深潜能力试验完成,科学家将在深潜器的使用中,占据越来越大的比重,作为核心,通过与潜航员配合,共同完成海底研究项目。
  16时左右,深潜器成功回收至母船“向阳红09号”甲板。
  周怀阳尽情享受着大海上对所有下过深海勇士的欢迎仪式:一桶桶水从头顶劈头盖脸地浇下,透不过气,却爽得要命。
  时间真是太短了,真有些意犹未尽,回到厦门,面对记者,周怀阳还在想着那个世界。
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  52岁的周怀阳,是亚搏在线登录入口-娱乐中心app下载教授,跟深海海底打了20多年的交道。这一次,在船上1个月、下潜海底3次、又是第一位下潜的科学家,让他很喜欢向人讲述和“蛟龙”号有关的一切。整整一个下午,他带着记者在船上兜兜转转,每条通道都熟门熟路。甚至对这艘颇有点年纪的老船,他也有了一份特殊的眷恋。对于一艘船来说,服役40多年,差不多相当于人类中70岁的老者了。
  从远处望去,“蛟龙”号就像一条肥壮的鲸鱼,被3层高的架子严丝合缝地支撑着,悬吊在母船“向阳红09号”的后甲板上。鱼形的“蛟龙”号,核心是前部一个圆形的钛合金球,潜航员与科学家、生命支撑系统都在其中。
  靠岸的这几天,他几乎没有下过船,依然住在五六平方米的“单人宿舍”。晚饭的时候,食堂里的一荤一素一个馒头,盛在自带的碗里,就着腐乳,也吃得津津有味。
  码头边的吊车作业机,正把一箱一箱的货物从船上卸下来,看上去简简单单的白色塑料箱里,不少是连科学家此前都从未见过的稀罕东西。
  周怀阳并不是第一次坐深潜器下潜。2006年,他就曾乘坐美国的“阿尔文”号,下潜过太平洋。但是,今年6月18日,当他和国家深海基地管理中心潜航员唐嘉陵、中国科学院声学所张东升陆续进入“蛟龙”号,一起慢慢下潜,一边看着舷窗外的水面慢慢上升,居然有种强烈的穿越感。
  和中国人一起下潜,说中国话,操作面板上也是中文字。这一切是那么简单,又是那么来之不易。
  所以,尽管水下待了有4个多小时,上浮时,还是恋恋不舍。
  深海海底,是人类对地球表层最晚认识的地方。深海研究,既是当今海洋科研的前沿,也是地球系统科学突破口。但人们对深海海底的了解,恐怕还不及遥远的火星表面。
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  我国许多做海洋地质研究的科学家,一辈子却从未到过海底。
  有这样一个比喻:在对深海的研究上,深潜器的出现,能够将其从步行时代,一下子跨入汽车、火车时代。  
  前景肯定诱人,但都知道难,然而中国的研制过程如此漫长,还是超出了周怀阳的预料。
  深海载人潜水器是2002年科技部设定的12个重大专项,原本2005年必须完成,但原定节点最终无法实现。
  遇到的问题,实在太多。
  要求的7000米海深,压力高达700个大气压,相当于每平方米里将承受700公斤的压力,普通钢板在这里会像纸一样“软弱”。
  所以,“蛟龙”号的骨架,须采用密度低、强度高、耐腐蚀的特殊材料。而这种材料如何制造使用,毫无先例可循。
  有人曾做了个试验,一个乒乓球,到了水下一两百米,就“啪”地炸掉了,连坐在钛合金舱内都听得清清楚楚。一个小小的孔洞空腔,后果就会如此。若发生在舱内,可能整个就报废了。
  最重要的浮力材料,用一个个玻璃微珠粘合而成,国内至今无法制造,只能进口,但却遇到了各种刁难。无奈,将材料的比重从零点四几下降到零点五多。比重是衡量浮力材料的最重要指标,比重越小浮力越大。若能顺利采用零点四几的浮力材料,如今“蛟龙”号体积可能会更小、更灵活。
  从头开始的研制,年轻的工程队伍,使整个过程更加不易。哪怕在最初的50米、200米,就差点做不下去了。深潜器一下水,电池漏液、漏油、水声通讯故障,问题几乎挨个出现。
  初制成功后,另一个没想到出现了,海试。
  深潜器结构特殊,在载人舱和耐压罐的周围,分布着各种电缆、设备,这些要防水、耐压,还要稳定。而且,从3000米、5000米到7000米,并非只是简单的深度增加,整个深潜器的设计标准,都要做不断调整。
  ……
  终于,可以出发了——从出港那一天起,尤其那些漂在南海上的夜晚,周怀阳有时喜欢在甲板上看星星。海上的星空有种异乎寻常的立体感,深深浅浅的星光,似乎在诉说千百万年的秘密。周怀阳喜欢这种在船上的感觉。单纯,还有对未知的期待。他知道,找寻遥远时代的答案,一部分在天上,一部分就在海底。而现在,至少我们探索海底秘密的机会,已经有了。
  经过这么多年,这次航行在南海上的“蛟龙”号,表现也比以前更优异:它装上了定位更精确的长基线、操作更简便的超短基线声学定位系统,配合使用能够精准跟踪深潜器的航行轨迹;水底摄像头的分辨率提高,连海底生物甲壳上的绒毛都纤毫毕现;水声通讯也更加稳定……
  下潜前一晚,周怀阳不再喝水。第二天一早起来,早饭也是全干的干粮。他要确保在水下的宝贵时间,不受其他因素干扰,把所有的精力都用在看上。
  下潜前一晚,他回到舱里,一件件准备着自己的物件:抓绒衣、袜子是保暖用的,因为水下温度很低;一个本子、一支笔、一台相机,用于记录;此外,还有些自己专为此次下潜特制的工具。
  为了这一天,他已准备了至少14年。
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  从1999年的香山会议和其他学者联合呼吁研制载人深潜器开始,周怀阳这么多年来,一点也没闲着。
  研制阶段,他给潜航员们,上科普课,介绍海底的基本特征。
  海试阶段,他又为载人潜水器的南海海试,圈定了1000米、3500-4000米水深级别的场址,为2009年、2010年“蛟龙”号载人潜水器在该海域的海试成功,提供了保障。
  2011年,国家自然科学基金重大研究计划“南海深部计划”正式启动,这项为期8年、初步预算1.5亿元、由汪品先院士领衔的计划,以“构建边缘海的生命史”为主题,以洋壳深海盆的演化作为“骨架”,以深海沉积和生物地球化学过程分别作为“肉”和“血”,从三方面开展我国海洋科学大规模的基础性研究。“蛟龙”号的此次航行,就是来自与“南海深部计划”的结合。
  在进一步讨论“蛟龙”号的价值和作用时,关键问题聚焦在了:一是“蛟龙”号能做到什么;二是做什么是大家都关心的。
  最终结果,选定了两个。
  一是冷泉。早在1977年和1979年,美国人就发现了生长有重晶石和管虫的冷泉,但当时认为那是“低温热液”。1983年,美国科学家确定了第一个冷泉,那是在墨西哥湾的佛罗里达陡崖,3200多米深的海底。很快,这种渗漏甲烷的海底区域,成了研究热点。冷泉实际并不“冷”,大多冷泉流体的温度,接近或略高于邻近的海水。除了渗出甲烷的冷泉,还有渗出原油、盐水和淡水的冷泉。在墨西哥湾海底,就发现了比海水咸3倍的咸水湖,其中奥秘无人知晓。
  另一个,是小海山。大大小小的海山表面,覆盖着沉积物,沉积物表面有年龄上千万年的锰结核,还有各种海绵、珊瑚,是研究生物多样性的“富矿”。研究海山,不仅有助于了解南海自身演化,对蛟龙号来说,也是锻炼其在复杂地形上的定位、爬坡、取样等能力的好机会,因为它的最终目标,是探索地形更复杂的大洋中脊,真正走向大洋。
  从那以后,周怀阳更忙了。
  这次上船,他带了好几样自制仪器,简单的如捕捞样本的网兜,复杂的如柱状沉积物采样器、保压流体采样器。
  单单一个网兜,便准备了大、中、小,共3个,也是他和学生一起在实验室中做出来的。
  再说这网兜,材质并不特别,但在深海里怎么用,就有讲究了。小号网兜,机械手抓不住,第一次下潜就丢了;机械手无法像人手一样,完成倾倒动作,通过这次试验才知道,最好能底部设计一个框架,这样机械手能够抓住底部将样品倒出来;网兜最好还要有个尖角,方便插在海底固定……
  所有这些工具性设计,过去几乎都是零。
  5
  6月18日9:05,下潜终于开始了。
  第一次后,周怀阳又下去了2次。
  所有收获,需要在实验室分析研究后,才能最终确定。
  周怀阳是位说话很直的学者。对“蛟龙”号首次试验性应用航行第一阶段的10次下潜,他很难期望一次能获得多么丰富的成果,更多只是个开头,或者说,标志性的意义可能大于研究的价值。
  毕竟,这是中国的科学家们,第一次乘坐自己的深潜器,“触摸”到了中国南海的海底。
  南海,作为中国唯一的深海,它的美与价值,从一个全新的角度,再次展现出它的光芒。
  周怀阳的电脑中,保存着此次所有下潜的数十小时海底视频。每点开一段,都让他开心得像孩子一般,津津乐道。
  ——一条巨大的“海怪”,头顶仿若一顶花冠,一张一合,整个身体向后弯曲折叠地游走。这应是一种后腮类的软体动物,但谁也不知道它的名字;
  ——一条大鱼,身形好像龙鱼,通体洁白,全身的背鳍、侧鳍展开,在机械手臂工作时,从始至终一直静静待在一边,让人甚至怀疑它是否是活物,可当机械手轻轻一触,它唰地弹了开去;
  ——另一区域,海底满是铁锰结核,圆滚滚的,个个如拳头般大小。这种结核,生长的数量级为百万年毫米级,每个的年龄都已有1000多万年。这里的储量,已足够成为我国深海多金属结核采矿试验的试采区;
  第一次对南海冷泉进行精细调查,周怀阳已经对这个冷泉区有了初步认识:它深度约1210米至1230米,面积约2000平方米,生物群落以贻贝和毛瓷蟹为主,可称为“贻贝-瓷蟹冷泉群落”。那些采集到的生物样本,通过DNA或RNA分析,将是重要的生物基因资源、深海黑暗生物链研究资源。碳酸盐样品则有利于研究冷泉的形成和地下结构。
  第一次对3000多米水深下的小海山探索,采集到的种种结核标本与岩石标本,将对南海形成的时间、方式、物质来源,与南海扩张的历史具有相当的参考价值。而南海海山的生物多样性,也同样超出了预料,许多生物都是中国科学家首次见到。
  一切结论与预测,只有当真正到达海底,才有了实地检验与证实的机会。
  海底的世界,等待我们的未知,等待我们的发现,实在太多。
  “蛟龙”号给了中国深潜科考事业一个可能,更多的未知,正需要探索。
  周怀阳对这一点,很是憧憬。
  http://newspaper.jfdaily.com/jfrb/html/2013-07/16/content_1059846.htm

最后更新 (2013-07-16 10:45)

 
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