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[浙江日报] 朝着万米深蓝,“潜进”!——浙大海洋学院师生马里亚纳海沟深潜记

作者:本报记者 林上军 黄宁璐 通讯员 高楚清 发布日期:2021-12-22 访问次数:108

12月5日,“探索一号”科考船搭载“奋斗者”号全海深载人潜水器,在马里亚纳海沟完成科考任务后,成功返回三亚。浙江大学海洋学院海洋地质与资源研究所青年教师吴涛研究员、海洋化学与环境研究所博士生孙振涛就在“探索一号”上,他们亲身体验了科考的全过程,并先后搭乘“奋斗者”号圆满完成了下潜任务。谈及此次科考,他们都用一个词来形容:一生难忘!

世界最深的海沟——马里亚纳海沟位于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底,被誉为“世界第四极”,其南端的“挑战者深渊”是世界上大洋地壳出露深度最大的地质剖面。

在本次科考任务中,吴涛在“挑战者深渊”东坑下潜,最大深度为10901.3米;孙振涛作为本航段唯一下潜的学生,在马里亚纳海沟南坡下潜,最大深度达8462.2米。他们采集了来自海洋深处的岩石、沉积物、深渊保压水体样本等。此外,由浙江大学海洋学院陈家旺教授团队研制、由孙振涛负责海试过程的深渊保压采水器顺利通过验收,取得了本航次所有参与海试验收设备的最高分——96分。

在万米深渊“爬山”

忘我工作顾不上吃饭

“这一趟,我带回的深海纯样品超过100公斤!”说起此次科考的收获,吴涛依然难掩兴奋。

1986年出生的吴涛是湖州人,中等身材,留着一头浓密的黑发,比同龄人更显成熟稳重。他从中国地质大学(武汉)博士毕业后,先后在浙江大学和澳大利亚昆士兰大学开展博士后研究工作,并于2019年任浙江大学海洋学院特聘研究员,一直从事和地球俯冲带有关的地质科学研究。

俯冲带是大洋地壳进入地球深部的地方,也是深渊的主要形成地,马里亚纳海沟就属于地球俯冲带。“今年初,我曾在马里亚纳海沟的‘挑战者深渊’海域协助中国科学院南海海洋研究所相关老师开展工作。当时我想,要是能下去近距离观察俯冲带,采集些样品该有多好。”令吴涛欣喜的是,机会马上出现了,今年9月中旬,他得知有机会去马里亚纳海沟深潜后,第一时间报名争取。

10月14日,吴涛搭乘“探索一号”科考船,前往马里亚纳海沟海域。作为地质组科学家,他主要负责“挑战者深渊”最深处的地质情况调查、极端环境下岩石与生物之间相互作用的近距离观测、关键样品采集等任务。

他的潜次被安排在当地时间11月5日早上。当地时间7时15分,载着吴涛和两名潜航员的“奋斗者”号潜水器正式下潜。随着仪表上深度值的不断变大,舷窗外迅速变暗,没过多久,外面一片黑暗。通过潜水器底部的微光相机,吴涛在600米至1500米左右深度的海水中看到大量发着荧光的生物。

随后,每隔1000米,潜航员就要打开灯光确认下潜水器各个装置的状态,吴涛也同时通过舱内仪器,观察海水温度。水深1000米时,海水温度下降到4.4℃,2000米2.1℃,3000米1.6℃,4000米1.5℃,随后温度开始上升,1万米为2.3℃,海底维持在2.4℃左右。为什么温度会先降后升呢?吴涛告诉记者,这主要是因为在浅层时,随着深度增加,阳光照射所提供的能量逐渐减少,水温降低;在深层,由于水体压缩释放能量,深度的继续增加就会让水体温度回升,“这种垂直剖面的温度变化曲线,是在绝大多数海域都观察不到的。”

经历3个多小时下潜后,他们终于到达万余米深的海底。

“潜水器外有1000多个大气压的压力,海水只有几摄氏度。在这样的环境中人类不可能生存。”吴涛笑着回忆,看着潜水器内仪表盘上密密麻麻的参数,他开始还有点紧张,但真正到达海底,打开潜水器上的照明设备,见到大量体积巨大的灰绿色岩石时,他非常兴奋。“大的岩石体积可能比潜水器还大,而且这些岩石表面布满了纤细的毛状生物,它们会随着海水飘荡。”看到如此壮观且新奇的场景,吴涛马上开始各种参数测量、样品采集的工作。

紧接着,根据方位测定,吴涛在海底跨过了太平洋洋壳和菲律宾海盆的分界线。“那一刻的心情真是无法用言语来表达。”吴涛激动地说,分界线两边的岩石呈现出不一样的颜色,太平洋侧偏灰绿,而菲律宾海一侧偏墨绿。在航程最后一段,他们乘坐“奋斗者”号潜水器开启了海底“爬山”之旅。“我们在海底看到的‘山’坡度很陡,表面有一层像泥一样的黄白色沉积物,还有一些碎石。”吴涛说,第一次体验在海底“爬山”,别有一番风味。

没下潜之前,吴涛还以为在海底的6个多小时会非常漫长。但真正抵达海底之后,他被这陌生的世界震撼,一直在拍照、录像、记录,在潜航员的帮助下取样,甚至忘记了吃饭喝水。“海底下很冷,但因过于兴奋,我在舱内一度感觉有些热,甚至脱掉外套穿着短袖工作。”吴涛笑着说。

当地时间14时20分,吴涛一行开始上浮,3个多小时后成功浮出水面。“在世界上最深的海域,我测量了一系列环境参数,采集了大量珍贵的深渊岩石、沉积物和海水样品,获得了第一手照片和视频资料。”吴涛高兴地说,依托这些珍贵的资料,后续将开展更系统的实验分析研究。

采集岩石等样品

浙大校徽亮相海底

宁波人孙振涛是一名即将毕业的博士生。

一身板正,走路带风。今年26岁的孙振涛,带给人的第一印象是热情又不失严谨。他主要从事电化学海洋传感器的研发以及海水碳化学研究,研究生期间他参与发表SCI论文4篇,获发明专利1项。

孙振涛的潜次被安排在11月18日,处于航次后半段。“这让我有了‘站在前人肩膀上’的机会。”孙振涛说,他结合前面潜次的下潜视频和相关文献,将下潜位置定在马里亚纳海沟南坡的一处断层,决定利用浙江大学深渊保压采水装置的优势,探索深渊水岩反应过程对底部环境的影响,为研究深海生命起源与活动提供思路。

“这是我的第一次深潜。”孙振涛向记者述说下潜的感受和目击的场景时,同样按捺不住激动。

“在潜水器注水开始下潜后,随着仪表上显示水深的增加,潜水器从在水面上的左右摇摆逐渐变得特别平稳。”孙振涛回忆当时的场景,从接触水面到下沉至8000多米,他透过舷窗看到海水由浅蓝、深蓝、幽蓝到纯黑的变化,舷窗的钛合金外框也随着深度的增加慢慢变得冰冷,表面凝结出一颗颗水滴。

经历了两个半小时的下潜,他们看到了厚厚沉积物覆盖的海底,随着两块沉重的压载铁抛落,潜水器下沉速度缓慢降低。透过冰冷的舷窗,孙振涛看到潜水器坐底后扬起了滚滚黄尘,在海底休憩的白色钩虾四处逃窜。“如此震撼的场景是通过任何视频都感受不到的。”孙振涛说,坐底后,他们立马进入工作状态。到达目标区域后,随着深渊保压采水器定时装置的启动,采样阀自动打开,高压海水瞬间充满了整个采样筒。顺利取得保压水样后,孙振涛还采集了沉积物和岩石等样品。

“到断崖了!”随着主驾驶发出提醒,孙振涛看到,原本平坦的海床上突然出现黑色岩石堆阻挡在他们面前,向上望去是高高的峭壁和深邃的海水。“这是未经人类雕琢的、粗犷的、远古的大自然的美。”孙振涛不由得发出感慨。他告诉记者,岩石大的有几米宽,小的也有20厘米至30厘米宽,“这很可能是巨大的太平洋板块在俯冲过程中留下的痕迹。”当主驾驶将潜水器悬停在石堆的上方,孙振涛仔细观察并挑选着大小合适的岩石。“我要这个。”他用潜水器前方的激光标尺将想要采取的岩石指给主驾驶看,主驾驶便熟练地用机械手将这块石头抓取并放入采样篮内。

“采样篮满了,马上就超重了。”采集了4块岩石后,主驾驶发出提醒。此时已是晚上7时58分,距离计划上浮时间只剩下2分钟。主驾驶从采样篮内拿出了浙江大学校徽,让孙振涛利用潜水器自带的相机拍照后,便开始上浮。两个半小时后,潜水器浮出水面。

开展更系统的研究

期待优秀成果面世

“我回到舟山后首要目标是测出这些岩石的年龄,然后通过相关数据破译那个时间地球深部发生的故事。”吴涛充满期待地说。

孙振涛也迫不及待地想将采集的珍贵样品带回实验室,对马里亚纳海沟深渊的海水及溶解气体成分、水岩反应过程进行进一步研究,争取尽快将研究成果展示给大众,“这项研究成果有机会完善深渊的碳循环过程,说明深海极端环境中的生命形成机制,为研究地球早期生命起源提供思路。”

在“探索一号”上生活是一种怎样的感受呢?吴涛说,船上相关设施完备,食物充足,还有水果、饮料、冰淇淋等,但船上的垃圾分类很严格。同时,船上还有一些规矩。比如:船上有一条黄线,越过黄线要戴安全帽穿救生衣;晚上去甲板上,必须两人一组行动……这都是出于安全的考虑。“我们每次下潜所能带回的东西都是有数量限制的,只采与下潜目标有关的样品;此外,携带的采集器等我们会反复检查,防止其掉落影响海底环境。”

也许很多人认为科考是一件令人兴奋且有趣的事情。但事实上,在“兴奋”“有趣”的背后,也有许多不为人知的辛苦。

孙振涛说,从三亚前往马里亚纳的航程就让他们备尝苦涩。船出发后的第三天就遇到了10至12级大风,绝大多数人都晕船了。“我算是不怎么晕船的,还能走下3层楼到餐厅吃面条,顺便帮连晕了好几天的室友带几罐八宝粥。”孙振涛无奈地说,在船上的大多数时间,他是在床上度过的。如何将自己固定在床上也是一大难题。“我睡在上铺,当船左右摇晃时,想要侧身睡觉几乎是不可能的,只有平躺着,双手抓住床沿,尽可能增大身体与床的接触面积,才能避免自己被甩到地上。”

下潜前的准备工作也很辛苦。为了采集溶解在深海中的气体,孙振涛在前一天晚上把特制的深渊保压采水装置进行了系统的清理与改装,一直忙到凌晨1时多。“忙完后,我就立马躺在床上,强迫自己赶紧睡觉,生怕下潜时精神状态不好。”孙振涛告诉记者,可躺在床上后,他一直不停地回顾之前了解的下潜过程,生怕错过什么重要的步骤,就这样失眠到了快3时。第二天早上起床后,他稍稍吃了一点早饭,又来到潜水器间对采样篮等设备进行了最后一次确认,保证万无一失。

“这次深潜更加坚定了我未来继续研究海洋的决心,毕业以后,我将继续从事用于深海水体监测的传感器的开发和深海科学研究工作。”孙振涛对未来充满信心。吴涛则表示,浙江大学海洋学院已有60余位师生参与70余个航次的海洋科考,其中近10位师生参加过深海下潜。海洋学院有一支多学科背景的深海研究队伍,他们对海底岩石、海水、沉积物也将开展更系统的研究,可以预期,会有一批优秀的研究成果面世。

本报记者 林上军 黄宁璐 通讯员 高楚清)

《浙江日报》2021-12-22