【20180420海南日報】我與海南30年30人:中科院深海所深海極端環境模擬研究實驗室主任周義明——為海南培養新一代深海人才
文章來源： | 發布時間：2018-04-20 | 【打印】 【關閉】
周義明，1945年出生于臺灣，1976年，取得美國約翰霍普金斯大學地球與行星科學系地球化學博士學位，同年成為美國國家研究委員會、駐太空總署約翰遜太空中心博士后。
1979年到2013年的34年間，他工作于美國內政部地質調查局（USGS），大半生致力于研究地質、礦物及氣體水合物（包括天然氣水合物）在不同條件下的物理化學性質。這一時期，他已是聞名世界的地球科學家。2013年周義明主動要求退職，成為中國科學院深海科學與工程研究所一級研究員，并在海南三亞牽頭創建深海極端環境模擬研究實驗室。
核心提示
近海、遠海、深海、海斗深淵……人類對大海的好奇和探索從未止步。但面對深度超過6000米的海斗深淵區，人類對其所知，甚至不如太空領域。在全球能源緊缺的大背景下，各國爭先開展對以甲烷水合物為代表的深海礦產的探索。
然而，深海探索并非易事：海水深度每增加10米，物體所承受的海水壓力就會增加一個大氣壓。在萬米海底，物體承受的壓力將達到1000個大氣壓，相當于每一個手指甲蓋大小的面積上，就得承受約1噸的重量。
千里之行始于足下。中國科學院在海南三亞設立國立深海研究機構，并建立的“深海極端環境模擬研究實驗室”，就是依靠基礎科學來“打樁鋪路”，為進一步深海探索提供認知基礎。
受到時代的呼喚，一群深海領域科學家云集海南三亞，周義明便是其中之一。這位曾在美國工作了大半輩子的中國學者，在近古稀之年，決定回國重新“創業”，從看似毫不相關的角度開局，為我國突破深?？蒲小疤旎ò濉薄⑻饺〈笱笊钐幟孛?，甚至可以揭開地球生命起源的謎題、驗證是否有外星生命的存在。
毅然回國：在陌生領域重新開始
科學研究，越往上走，就越是細分。這個大半生致力于研究地球科學的老人，沒想到自已的研究方向，會一路從“陸地”轉戰“太空”，甚至在2013年，一腳跨進了“深淵科考”的世界。
1979年，周義明還在美國地質調查局工作，專攻實驗地球化學與礦物學這類基礎理論研究。到了20世紀90年代，經濟萎靡不振的美國開始裁員，基礎理論研究遭遇經費和人員雙缺失的波折。所幸所學能應用到與環保相關的科研，周義明保住了工作職位，同時也對礦山廢石中的硫酸鹽類礦物的穩定性加以深入的研究。隨后科學家們在火星上發現了大量的硫酸鹽類礦物，默默無聞的周義明一下備受矚目，也開始研究火星巖石。
2011年，在參與美國明尼蘇達州舉行的美國地質學會年會時，周義明見到了一位老朋友，得知中國科學院即將開啟海斗深淵研究計劃，將成立一個全新的科研機構。
“在所有的海洋科學中，深淵科學是目前人類了解最少的，中科院要在三亞建立一座集科考研究、工程裝備制造于一體的全新國立科研機構，急需大量基礎科學人才的鼎力支持?！边@位老朋友期望著周義明的加盟。
在不具備大規模原位試驗的條件下，我國要研制自己的萬米級載人潛水器，就必須先在岸上廠房、實驗室中，模擬出高（或低）溫高壓的深淵環境，以對載人深潛設備進行測試。
此番交談的一席話，在周義明心中埋下了種子。
2012年6月，我國的“神舟九號”飛船與“天宮一號”空間站實現剛性連接。當時正逢我國7000米級載人潛水器“蛟龍號”成功完成西太平洋馬里亞納海溝的深潛作業，讓中國載人深潛一下子處于世界領先地位。
通過新聞報道看到潛航員與航天員對話的場景，徹底激發了周義明從地球化學轉型深淵研究的沖動。
后來面對記者的采訪，他是這么描述當時內心受到的激蕩：“人類對深海的了解，比對宇宙深空的了解還要少，海斗深淵仍然神秘，但兩者又有很多共性，我相信我對極端環境下物質的物化性質的長期研究，在深淵科考中同樣大有可為！”
于是，2013年3月，68歲的周義明決定提前退休，跨越大半個地球到海南三亞，在新的科研領域重新“創業”。面對周義明提出的退休申請，當時的上司特別吃驚。要知道，周義明在美國地質調查局的工資，是深海所承諾給予的3倍。美國上司希望他再慎重考慮，但周義明回國的決心已定。就這樣，周義明夫妻雙雙來到了祖國美麗的三亞，在新的領域重新開始。
“三亞距離中國深海最近，生態好，環境舒適，是個開展海洋科研的好地方！”周義明忘不了2013年到2016年中科院深海所在三亞籌建期間，自己帶著兩名助手，在中科院深海所租賃的臨時辦公場所里，研制深海極端環境模擬設備的經歷。
“在三亞生活這幾年，在臨時辦公場所里搞研究、購置和制造設備，閑暇之余，和我夫人背著包逛菜市場，在三亞走走看看，我們都非常享受在這里生活的日子?！?
管中窺豹：在陸地上研究深海
走進周義明的深海極端環境模擬研究實驗室，幾名年輕學者身著白色制服，正埋頭制作著實驗耗材。只見他們用玻片切割毛細硅管，以橡皮泥小心包裹好，再接到涂抹了黏膠的鋼制接口上……就這樣，一根初級的毛細硅管反應腔就做好了。這是“熔融毛細硅管反應腔”設備的核心部件之一，它能承受零下190攝氏度至零上500攝氏度、1600個大氣壓的極端環境條件。
“從萬米深淵采集來的海水樣本，我們會把它注入這個毛細硅管中，然后兩端加壓、加溫，模擬出深海的壓強環境，再通過顯微鏡觀察、儀器測試光譜震動變化情況，記錄相關數據，并逐漸建立起數據庫。”周義明用簡單的描述介紹著深海極端環境模擬研究實驗里的一系列復雜過程，邊說著拿起設備示范給記者看。
在不同的實驗室里，陳列著用于模擬深海極端環境的不同設備。這些設備個體都不大，卻十分精密，其中使用到鉆石、黃金、白金、錸片等耗材，造價相當高昂。
從一份周義明記錄下的實驗視頻里，可以見證高溫高壓，會對物質帶來怎樣神奇的改造：鐵橄欖石、石英與水的混合物，在熱液金剛石壓腔制造高溫高壓之下，逐漸互融，形成一種名叫“鐵輝石”的全新物質。
更令人驚嘆的是，隨著溫度和壓強數值的改變，礦物還會呈現迥然不同的面貌：比如含鉀鋁的硅酸鹽物質，在833攝氏度環境中會形成云母，溫度再升至900攝氏度時，則會變成剛玉（即紅寶石或藍寶石）。
“我們在實驗室里模擬出深海環境，再通過觀測樣品變化，進一步了解礦產資源在海底的形成機制，搞清楚海底巖石的來龍去脈，就能為我們今后開發海底礦產、研究深海微生物乃至追溯生命起源都帶來啟發?！敝芰x明介紹，隨著大量實驗積累，地質流體拉曼光譜數據庫將得到逐步完善，為今后捕獲、解讀這些流體及其礦物成因、環境提供支撐。
據悉，僅僅建立數據庫這一項，就花了長達5年、共計500萬元研究經費的投入。“所以說，基礎理論研究很燒錢，又與人民生活和經濟社會的發展沒有密切關系，過程漫長而且不容易出成果?！敝芰x明認為，只有具備強大的經濟實力和穩定的社會環境，才能支撐這類研究的開展。我國的經濟實力和大環境對基礎科學的支持，營造了尊敬科學的大環境，將會吸引越來越多全球人才聚集于此，推動科技發展實現質的突破。
海洋科學在海南：新起點，大有可為
習近平總書記說過，事業因人才而興，人才因事業而聚。在周義明的實驗室里，就云集了多名博士和在讀研究生。他們在周義明的指導下，從制作深海環境模擬研究實驗設備的零件開始，慢慢到獨立開展實驗，逐步成長為深海領域基礎研究的后備力量。
“現在我的主要精力，就是做基礎研究和培養新一代科研人才，訓練他們怎么做科學研究，方法是什么，遵守的科學規范是什么，這些基本訓練非常重要?！敝芰x明解釋道，我國是世界上第一個長期開采甲烷水合物的國家，這種主要集中在海底大陸架的礦產，可能是人類未來重要的清潔能源，所以必須要有基礎科研提供支撐，從而進一步了解海洋、實現大規模開采。
“深海所落戶海南三亞，正因為這里靠近我國深海，地緣優勢明顯，生活條件優越，機構優勢突出，對科研人員非常有吸引力?！敝芰x明認為，海南海洋產業發展優勢十足，在深海研究上前景廣闊，因此更要重視科學人才的培養。
比如青少年科普活動。今年3月，中科院深海所已經嘗試將“深海勇士”號4500米載人潛水器對公眾開放參觀。這一舉措令周義明十分贊賞：“讓科普把海洋奧秘傳授給當地少年兒童，將對科學的興趣像一顆種子一樣埋在他們的心中，也許有一天就會生根發芽呢?！?
但周義明還有一些小煩惱：實驗室里人才隊伍還不夠完善，要達到國際水平的科研成果，還需要更多國際人才的加盟。有著這樣的期望，周義明如今仿佛成了中科院深海所活動的“廣告牌”，走到哪里，就將中科院深海所推薦到哪里，期待國內外有更多專家學者能夠投身海南三亞，為中國深淵科學探索乃至外太空探索打下“新的江山”。
海南建省辦經濟特區初期，就有“十萬人才過海峽”的壯舉。30年后的今天，新一代“闖海人”周義明，在每天工作之余，會花至少一個小時來打乒乓球，保持身體健康。所以在人生的第73個年頭，在全球前沿科學領域，他依然可以自信地說出：“深海科學，是海南大有可為的方向，而海南，也是我重新起航的地方！”
對海南的熱愛，也讓周義明的生活充滿了細節處的小趣味。從他的辦公室的裝飾就可見一斑：在沙灘上撿回來的珊瑚石、貝殼、螺殼，妝點了墻角乏味的空白。圓胖可愛的熱帶植物盆栽，錯落有致地擺放在桌上，與一瓶采自萬米深淵的海水樣品相映成趣。
透著玻璃窗看出去，對面就是大海，探索一號停泊在稍遠的錨地，更遠處是三亞國際郵輪港。每天下班時分、去健身房路上，周義明就沐浴著海上落日的瑟瑟余暉。
“這里氣候和人情都很溫暖，我們甚至還考慮，將來真正退休后，在三亞居住養老?！敝芰x明站在海邊，若有所思地說。
(本報三亞4月19日電)
義明寄語
科學精神，就是敢做、敢闖、勇于創新，與海南特區精神不謀而合。
深海的甲烷水合物，是未來重要的清潔能源。所以發展深?？茖W，是海南大有可為的方向。
三亞靠近我國深海，地緣優勢明顯，生活條件優越，對科研人員非常有吸引力，需要大量基礎科研人才支持，同時也要著力培養青少年對科學的興趣。
科學研究要達到國際水準，就必須要吸引更多國際人才的加盟。
三月二十六日，中國科學院深?？茖W與工程研究所深海極端環境模擬研究實驗室主任周義明博士在指導助手進行實驗。
三月二十六日，周義明博士在工作中。
周義明博士。 本版圖片均由本報記者武威拍攝 。
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