【20160603新華網(wǎng)】觸摸地球最深的地帶
文章來源： | 發(fā)布時(shí)間：2016-06-14 | 【打印】 【關(guān)閉】
我國唯一以深海研究為主要方向的國立科研機(jī)構(gòu)中科院深海所近日在海南正式投運(yùn)
-海南日?qǐng)?bào)記者 蘇慶明
在直面南海的三亞市半山半島，從鹿回頭景區(qū)出發(fā)，沿鹿回頭路走過半山半島帆船港，再往左拐進(jìn)一條鳳凰花燦爛綻放著的小路，就能看到一所聳立著紅褐色大樓的科技園區(qū)。三兩棟大樓，空闊地帶主要是綠色的草坪，這個(gè)園區(qū)看起來與其他同類園區(qū)沒有區(qū)別。即便走進(jìn)門口左側(cè)一樓名為工程實(shí)驗(yàn)室而看似大型車間的地方，里面的設(shè)備一般人也看不出神奇之處，除了一個(gè)面積不大但卻有20米深的水池或許會(huì)讓人驚訝一下。
看似簡單，絕不簡單。這是我國唯一以深海研究為主要方向的國立科研機(jī)構(gòu)，名為中國科學(xué)院深海與工程研究所。經(jīng)過4年多“邊建設(shè)、邊科研”的籌建，已于今年5月正式投入運(yùn)行。它匯聚了一批國內(nèi)外海洋科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域科研人員，其要探索的對(duì)象——深海，是這個(gè)星球上最深或許也是最難到達(dá)的地方。
科考船“探索一號(hào)”。海南日?qǐng)?bào)記者 武威 攝
深海研究，有多“深”？
超過6000米深度，通常是大洋板塊向大陸板塊俯沖形成的海溝區(qū)域，這塊區(qū)域稱為超深淵，代表地球最深的海洋區(qū)域
或許有不少人還記得，2012年3月26日，電影《阿凡達(dá)》的導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆單人駕駛自主研發(fā)的“深海挑戰(zhàn)者”號(hào)萬米潛水器，下潛到了10898米深的馬里亞納海溝底部，創(chuàng)造了人類單人下潛深度的新紀(jì)錄。許多人可能就此以為，人類已經(jīng)征服地球最深的地方。
就人類對(duì)深海的研究而言，事實(shí)恰恰相反。
深海研究，顧名思義，研究對(duì)象是深海。中科院深海所的背后，就是一片蔚藍(lán)的海域。指著這片大海的遠(yuǎn)方，記者問深海所一名科研人員：“你們研究的是不是它的海底？”他笑道：“它還淺得很！”
那么，多深的海才算深海？中科院深海所首席科學(xué)家、深海科學(xué)研究部主任彭曉彤告訴記者，結(jié)合自身主要研究目標(biāo)，深海所對(duì)它的定義為超過6000米深度。
超過6000米深度是什么概念？除了常人都知道的那里一團(tuán)漆黑以外，彭曉彤說，整個(gè)南海最深只有5559米，要做水深超過6000米的深海研究，必須走出南海。“超過6000米深度的地方通常是大洋板塊向大陸板塊俯沖形成的海溝區(qū)域。”他介紹，科學(xué)家將這塊區(qū)域稱為海斗深淵(Hadal Trench)、超深淵(Hadal Zone)或海溝(Trench)，代表地球最深的海洋區(qū)域。
深海科學(xué)研究涉及深海地質(zhì)、深海環(huán)境、深海洋流、深海生命、深海資源等方面的研究，但由于存在技術(shù)瓶頸，到目前為止，這還是人類知之甚少的領(lǐng)域。深海所首席顧問劉心成透露，曾有國家海洋局的領(lǐng)導(dǎo)感嘆，人類對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)充其量達(dá)到5%，對(duì)海洋微生物的認(rèn)識(shí)不超過0.02%。長期以來科學(xué)界甚至以為超過6000米深度是沒有生命的，直到2012年我國蛟龍?zhí)枬撍髯鳂I(yè)才進(jìn)一步證實(shí)，這里同樣存在生命多樣性。
深海的“深”，堪稱是比天空的高更難的障礙。海下每深10米，物體承受的海水壓力就多一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，如是1萬米深度，就是1000個(gè)大氣壓，相當(dāng)于一個(gè)手指甲蓋大小的面積上就得承受約1噸的重量，這足以摧毀大部分的科考設(shè)備。“科學(xué)家研究深海，要有樣品、有數(shù)據(jù)。儀器裝備下不去，就沒有樣品沒有數(shù)據(jù)。這涉及很多領(lǐng)域。在材料領(lǐng)域，造不出能夠承受6000米-11000米深度壓力的浮力材料、鈦合金耐壓艙體，潛水器就下不去。實(shí)際上，由于裝備技術(shù)原因，卡梅隆的下潛只是作為杰出深海愛好者的一次性探險(xiǎn)，不具備科考作業(yè)能力。”彭曉彤說。
彭曉彤說，從2012年蛟龍?zhí)枬撍魍黄?000米深度，我國才真正開始具備進(jìn)入深海能力、初步具備深海探測(cè)能力。但整體上，我國深海技術(shù)還處于跟蹤研發(fā)階段，水平落后國際先進(jìn)水平至少20年，不足以支撐我國海洋國家戰(zhàn)略需求，需要方方面面的突破。
深海所，為何而建？
打破深海科學(xué)、深海工程技術(shù)研發(fā)與海上作業(yè)試驗(yàn)之間長期以來相互割裂局面
“建立專門的深海研發(fā)機(jī)構(gòu)太有必要了。”曾連續(xù)4年擔(dān)任蛟龍?zhí)柵R時(shí)黨委書記、參與指揮蛟龍?zhí)柡Ｔ嚥⒁娮C其創(chuàng)造7062米作業(yè)深潛紀(jì)錄的劉心成說，當(dāng)今陸上資源已大部分探明，相當(dāng)部分利用，部分枯竭，人類必須尋求新的資源寶庫，而最切實(shí)際的就是海洋。據(jù)彭曉彤在一篇科普文章中所言，海斗深淵所涉海域接近我國陸地面積。
“盡管我們近年深海研究進(jìn)步很快，但離擁有深海研究話語權(quán)還有很大差距，”劉心成說，“擁有話語權(quán)，相當(dāng)于可以參與國際游戲規(guī)則的制定。做好深海研究，有了話語權(quán)，才能保障我們的國家利益。”
要“出得來”(成果)，就要“下得去”。要下得去，就要突破技術(shù)瓶頸。
彭曉彤說，我國并不缺乏海洋研究機(jī)構(gòu)，也不缺乏相關(guān)工程技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)；但它們是相互隔離的兩個(gè)體系。前者在工程技術(shù)研發(fā)上基本缺失，而后者基本沒有深海科學(xué)層面的研究。“科學(xué)家有了想法，但沒有工程技術(shù)研發(fā)出來的裝備儀器去支撐，進(jìn)一步的深入研究就沒法展開。”
“這就是為什么我們所的名字叫深海科學(xué)與工程研究所，而不是深海科學(xué)研究所。”他說，深海所的研發(fā)體系包括了深海科學(xué)研究部、深海工程技術(shù)部、海洋裝備與運(yùn)行管理中心(下稱裝備中心)3個(gè)平行的單元，聯(lián)合多家工程研發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行深海工程技術(shù)研發(fā)，將大幅促進(jìn)深海科學(xué)、深海工程和深海作業(yè)體系三者之間的深度融合。
其中，深海所深海工程技術(shù)部肩負(fù)的職能包括深海探測(cè)技術(shù)等的研發(fā)，設(shè)有工程實(shí)驗(yàn)室。這將帶來許多技術(shù)突破，提升我國深海工程裝備自主研發(fā)實(shí)力。例如，“深海視頻技術(shù)研究室是我們新成立的，正在研制的深海視頻設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)三維成像，能夠高清晰還原深海圖景。”工程技術(shù)部主任陽寧介紹，“目前這樣的視頻設(shè)備全世界只有一套，當(dāng)初蛟龍?zhí)柵臄z就是用它，是跟美國一家海洋研究所租的，租用3個(gè)月的租金是三四十萬美元，而它的制造成本只有70萬美元。”
深海實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)之后，將交由裝備中心來調(diào)試驗(yàn)證和作業(yè)，保障其可以支撐科學(xué)研究。
“我們的大型裝備會(huì)對(duì)全國海洋部門開放使用，同時(shí)我們也將建立信息共享和資源共享平臺(tái)。”彭曉彤說，在打破深海科學(xué)、深海工程技術(shù)研發(fā)與海上作業(yè)試驗(yàn)之間長期以來相互割裂局面的基礎(chǔ)上，深海所不僅將成為我國的深海研發(fā)基地，也將成為國家深海研發(fā)試驗(yàn)的共享平臺(tái)，提升我國深海研究的整體實(shí)力。
走向深淵：先導(dǎo)專項(xiàng)
重點(diǎn)開展深淵生物、環(huán)境、地質(zhì)等科學(xué)研究，同時(shí)針對(duì)未來我國開展萬米深潛與探測(cè)的需求，開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)
一個(gè)看似不銹鋼制成的、直徑約相當(dāng)于兩個(gè)籃球的球體，竟然可以承受2000個(gè)大氣壓的壓力，這已經(jīng)超過海底最深處(約1.1萬米)1100個(gè)大氣壓的壓力，相當(dāng)于1平方厘米承受兩噸的重量。這是記者在深海所工程技術(shù)部工程實(shí)驗(yàn)室看到的。“它是我們制造的全海深載人潛水器載人艙模擬艙體，也叫縮比球。只有造出這樣的艙體，萬米深潛才有可能。”實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人張海龍介紹。
這是我國在全海深球殼關(guān)鍵技術(shù)取得的重要突破。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，這樣的突破性成果還有不少——盡管這些裝備看起來“其貌不揚(yáng)”。這得益于深海所一項(xiàng)重要的研究項(xiàng)目——“海斗深淵前沿科技問題研究與攻關(guān)”先導(dǎo)專項(xiàng)。于2014年4月啟動(dòng)，它開啟了我國海洋研究向深淵至全海域范圍進(jìn)軍的序幕，重點(diǎn)開展深淵生物、環(huán)境、地質(zhì)等科學(xué)研究，同時(shí)針對(duì)未來我國開展萬米深潛與探測(cè)的需求，開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
“我們現(xiàn)有的技術(shù)探測(cè)實(shí)力只能到達(dá)淺海或不深的深海，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到萬米深度。但有了先導(dǎo)專項(xiàng)，通過與科學(xué)院內(nèi)外20多家單位合作，我們已經(jīng)在萬米浮力材料、萬米鈦合金材料等‘卡脖子’技術(shù)上初步取得重要突破。”彭曉彤說。
有了技術(shù)，就有可能深入開展科學(xué)上的研究。“超過6000米深度是完全不一樣的世界。許多生物，例如獅子魚，只能生活在這些區(qū)域，為什么，他們是如何適應(yīng)環(huán)境的。同一種蝦，是怎么從一個(gè)深淵越到另一深淵的。”彭曉彤說。“深淵是大洋板塊向大陸板塊俯沖形成的。同是俯沖，為什么1.1萬米深海溝在馬里亞納海溝不在別處？”他透露，深淵奇特的地質(zhì)現(xiàn)象及與此相關(guān)的化學(xué)環(huán)境、沉積環(huán)境也是先導(dǎo)專項(xiàng)科學(xué)探索的重要板塊。
當(dāng)前，隨著深海工程技術(shù)的進(jìn)步，海斗深淵科學(xué)正成為全球海洋科學(xué)最新的研究前沿。但無論是深淵生物學(xué)、深淵地質(zhì)學(xué)還是深淵環(huán)境科學(xué)，在我國基本還是空白。彭曉彤說，深海所科學(xué)研究部設(shè)有的深海生物學(xué)研究室等6室1中心已全部參與到先導(dǎo)專項(xiàng)中來。“我們的目標(biāo)，就是通過這個(gè)專項(xiàng)，建立我國的海斗深淵學(xué)科體系。”
海南：近水樓臺(tái)先得月
深海所給海南本地相關(guān)科研和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來幫助
盡管深海所設(shè)在海南，但海南周邊包括南海都沒有“深淵”，是不是意味著它與海南“沒有關(guān)系”？答案是否定的。彭曉彤介紹，深海所的研究范圍與國家任務(wù)相關(guān)，必須為國家需求服務(wù)。因此，深海(深淵)不是該所的唯一研究范圍，“我們以深淵為基點(diǎn)開展工作，但也會(huì)關(guān)注南海。從技術(shù)上說，超過6000米深度海區(qū)的研究掌握了，南海、國內(nèi)淺海就不是問題。”劉心成則表示，深海所會(huì)給海南本地相關(guān)科研和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來幫助，海南是“近水樓臺(tái)先得月”。
實(shí)際上，深海所的定位就包括支撐和促進(jìn)海南涉海科研-教學(xué)-高科技產(chǎn)業(yè)體系的建設(shè)，填補(bǔ)我國深海戰(zhàn)略上的地域空白。而自2011年決定籌建、2012年中科院與海南省及三亞市政府啟動(dòng)三方共建以來，深海所已經(jīng)以海南近海海域生態(tài)環(huán)境為對(duì)象開展多個(gè)項(xiàng)目考察研究，取得一些新突破新發(fā)現(xiàn)，并為海南開展生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
例如，在2014年10月至12月的一次海上考察過程中，深海所李松海課題組首次于海南島西南海域發(fā)現(xiàn)中華白海豚，將此前已知該物種在我國的地理分布范圍向南推進(jìn)了近300公里。與此相關(guān)的調(diào)研還建立了“海南島鯨類擱淺記錄專業(yè)數(shù)據(jù)庫”。
2015年，研究人員兩次對(duì)鶯歌海海域進(jìn)行海底地下水排泄進(jìn)行調(diào)查，研究其對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響。此前國內(nèi)同類研究主要在東海及香港海域進(jìn)行，在鶯歌海海域開展尚屬首次。
另外，據(jù)深海所文獻(xiàn)信息中心主任姜曉虹介紹，為了配合海南國際旅游島的建設(shè)，深海所將在鹿回頭科研園區(qū)規(guī)劃一條海洋科普參觀線路，并計(jì)劃在未來建設(shè)一座可觀看深海立體視頻的科普?qǐng)鲳^，利用深海所可開放的科研設(shè)施，為海南打造一所高端旅游科普基地。
(海南日?qǐng)?bào)三亞6月13日電)
深海所的“秘密武器”
“探索一號(hào)”科考船
開展海下深潛，一個(gè)強(qiáng)大的海上作業(yè)平臺(tái)——科考船，必不可少。“探索一號(hào)”船長94.45米，寬17.9米，由工程船改造而來。這是我國第一艘4500米載人潛水器及萬米深潛作業(yè)的工作母船。馬力大，承載、定位能力強(qiáng)。
“探索一號(hào)”建有地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室、地球物理實(shí)驗(yàn)室等10多個(gè)實(shí)驗(yàn)室。此外，“探索一號(hào)”絞車系統(tǒng)的鋼纜有13000米長，是國內(nèi)僅有的真正能下到萬米深淵的絞車。這是其“深海”特點(diǎn)的重要體現(xiàn)之一。
“探索一號(hào)”計(jì)劃近期駛往太平洋馬里亞納海溝，執(zhí)行先導(dǎo)專項(xiàng)科考任務(wù)。
工程實(shí)驗(yàn)室
根據(jù)科學(xué)家想法研制出來的設(shè)備能不能用，需要加以系列驗(yàn)證。深海所工程技術(shù)部工程實(shí)驗(yàn)室就具備這一功能。它設(shè)有綜合實(shí)驗(yàn)水池、深海超高壓(200MPa)模擬實(shí)驗(yàn)裝置等。
綜合實(shí)驗(yàn)水池有20米的深度，是國內(nèi)同類實(shí)驗(yàn)水池中最深的。據(jù)介紹，它可為無人潛水器、無纜水下機(jī)器人等提供水池試驗(yàn)。
深海超高壓模擬實(shí)驗(yàn)裝置形如大圓筒，它是目前國際上同等尺寸水平中，工作壓力(相當(dāng)于2000個(gè)大氣壓)最高的壓力實(shí)驗(yàn)裝置，它將為萬米載人球艙模擬球和大深度浮力材料進(jìn)行壓力試驗(yàn)提供保障。
4500米載人潛水器
它將使我國在載人潛水器領(lǐng)域上突破“卡脖子”技術(shù)，避免受制于人。目前這一裝備仍處于試制階段。
與蛟龍?zhí)枃a(chǎn)化率較低相比，4500米載人潛水器計(jì)劃實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化率90%以上。
文章來源：http://www.hinews.cn/news/system/2016/06/14/030464610.shtml
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