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周懷陽(yáng)、劉峰:“蛟龍?zhí)枴睘樯詈?瓶继砝?,南海?jì)劃以“麻雀”解剖向世界貢獻(xiàn)中國(guó)成果

發(fā)布日期: 2017-06-14 09:19:28

(6月10日)下午,中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)兼辦公室主任、“蛟龍?zhí)枴毖兄瓶傮w組組長(zhǎng)、海試現(xiàn)場(chǎng)總指揮劉峰做客文匯講堂人文解讀“四大未知疆域”(太空極地深海網(wǎng)絡(luò))系列講座主講《中國(guó):正走向深海舞臺(tái)中心》。同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院教授、第一位隨“蛟龍?zhí)枴毕聺摰目茖W(xué)家周懷陽(yáng)任對(duì)話嘉賓。兩位嘉賓從中國(guó)在深海領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展,面對(duì)人類共同的海底資源,中國(guó)如何發(fā)揮領(lǐng)跑和主導(dǎo)角色構(gòu)建命運(yùn)共同體,《海洋法公約》生效20余年,各國(guó)在深?!芭荞R圈地”的戰(zhàn)略生態(tài)如何分布等,為講堂聽友人文解讀深海前沿科技信息。

今奉上現(xiàn)場(chǎng)對(duì)話精要,以供聽眾先睹為快,嘉賓主講將在周三的演講精華版中與大家見面。

從調(diào)查船、動(dòng)力定位到“蛟龍”深潛器,大洋科考倒逼裝備升級(jí)

周懷陽(yáng):劉主任的報(bào)告是對(duì)中國(guó)深海事業(yè)的一個(gè)全面總結(jié),作為同路人,我聽得心潮澎湃。深海資源的勘探正是“功欲善其事,必先利其器”的完美詮釋。我國(guó)在上世紀(jì)90年代初的深??碧交顒?dòng)開始之時(shí),國(guó)家連符合要求的調(diào)查船都沒有,條件很簡(jiǎn)陋,相對(duì)比較好的調(diào)查船——向陽(yáng)紅16號(hào)又在1992年發(fā)生了沉船事故?,F(xiàn)役的大洋一號(hào)船是從俄羅斯購(gòu)買的、原來(lái)用于地球物理測(cè)量、建于1986年的舊船,大洋協(xié)會(huì)買回來(lái)后、經(jīng)改造服役至今,目前仍然是我國(guó)大洋科研調(diào)查的主力船。

有了船還得配置設(shè)備,在幾千米深的海底作業(yè),要有各種各樣的測(cè)量和采樣工具,在深海海上作業(yè)時(shí),我們的科考船又不能用拋錨將船停下。剛開始,我們的考察船連基本的動(dòng)力定位都沒有配備,由于沒有動(dòng)力定位,我們?cè)谏詈4笱罄镫S波逐流、被風(fēng)吹著跑,跑快跑慢、跑近跑遠(yuǎn)取決于風(fēng)和流的大小。即使在海況比較好的情況下,我們的船也會(huì)有大約0.5節(jié)的漂速,也就是一個(gè)小時(shí)大約跑900米左右;如果海況不好,風(fēng)浪大一些,船的漂速可以達(dá)到一二節(jié)甚至更高,而我們采一個(gè)樣需要將采樣器下放到深海,幾個(gè)小時(shí)后才收得回來(lái),收回來(lái)時(shí)的點(diǎn),離剛開始下放采樣器的點(diǎn)之間已經(jīng)有很遠(yuǎn)的距離了,采樣的精準(zhǔn)度很差。

后來(lái),經(jīng)改造裝備有了動(dòng)力定位,可幾千米水深的采樣還是很困難,所以要制造深潛器,有人無(wú)人的都可以,有人的深潛器,就是大家現(xiàn)在知道的“蛟龍?zhí)枴薄?/p>

“向陽(yáng)紅09”是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、自行建造的第一艘4500噸級(jí)海洋綜合調(diào)查船(上),現(xiàn)役大洋1號(hào)船(下)

“蛟龍?zhí)枴笔巧蟼€(gè)世紀(jì)90年代在各方呼吁下,于2002年立項(xiàng),經(jīng)過十年時(shí)間研制、海試而成。整個(gè)歷程非常艱辛,每一步都充滿了危險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。2002年立項(xiàng)之初,大洋協(xié)會(huì)專門成立了一個(gè)辦公室,最早的辦公室主任就是劉峰主任。劉主任剛才在報(bào)告里給大家呈現(xiàn)的,我想,只是酸甜苦辣中非常少的一部分。

隨“蛟龍?zhí)枴鄙顫撃虾#5资澜鐚?shí)景精彩無(wú)比,可見生物纖毛

我非常有幸,從1990年、1991年開始,跟大洋協(xié)會(huì)一起進(jìn)行多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、多金屬硫化物的調(diào)查工作,期間也做了一些環(huán)境調(diào)查工作。2013年,“蛟龍?zhí)枴钡谝淮芜M(jìn)行應(yīng)用性試驗(yàn)航次,是實(shí)施國(guó)家基金委的南海深部研究大計(jì)劃。南海深部計(jì)劃是國(guó)家基金委海洋基礎(chǔ)研究的第一個(gè)大計(jì)劃,要8年時(shí)間。第一個(gè)應(yīng)用性試驗(yàn)航次放在南海,因?yàn)槟虾J悄虾I畈坑?jì)劃的主要工作區(qū)域。

當(dāng)時(shí),我非常有幸地作為第一個(gè)深海下潛的科學(xué)家。首次應(yīng)用性試驗(yàn)航次也是劉主任擔(dān)當(dāng)總指揮,我深潛回來(lái)時(shí),有人還問我是否害怕,在海下是什么感受。我當(dāng)時(shí)真是非常開心,一點(diǎn)害怕的感覺都沒有。一方面是我對(duì)“蛟龍團(tuán)隊(duì)”很有信心,另一方面就是覺得機(jī)會(huì)難得,珍貴無(wú)比。潛水器可以坐三個(gè)人,一位深潛員,兩位科研人員,早上進(jìn)入船艙后下潛工作了五六個(gè)小時(shí),待上升時(shí),只有感覺時(shí)間太短了。海底實(shí)在精彩,有再大的水族館里、再好的設(shè)備下也看不到的環(huán)境,各種各樣的生物非常漂亮,我們不僅可以通過窗口,對(duì)海底進(jìn)行遠(yuǎn)近的各種觀察,還可以將“蛟龍?zhí)枴钡溺R頭拉近,甚至看得到生物的纖毛,看到它們舞動(dòng)的模樣。生物在海底太美了,等到我們把它們采樣到甲板上,許多都化成了一灘水,或者幾乎縮成一團(tuán)不成樣子了,但是,這對(duì)我們來(lái)說依然是非常寶貴的樣品。

2013年6月18日,進(jìn)入“蛟龍?zhí)枴睗撍髑?,周懷?yáng)揮手致意。當(dāng)日,他在南海下潛,觀察冷泉區(qū)

可以說,大洋協(xié)會(huì)就是我國(guó)開展深海事業(yè)的起步,是我國(guó)目前為止進(jìn)入深海領(lǐng)域,包括科學(xué)家進(jìn)入深海領(lǐng)域最重要的也是比較好的一個(gè)平臺(tái)。

劉峰:在“蛟龍?zhí)枴睕]有進(jìn)行試驗(yàn)之前,誰(shuí)都下不了決心建造一艘新船,這可以理解。試驗(yàn)?zāi)芊癯晒€是未知之?dāng)?shù)。所以,只能在現(xiàn)有船只基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,選了一艘30多年的老船“向陽(yáng)紅09”,如果是貨船早就報(bào)廢了,現(xiàn)在貨船的法定壽命規(guī)定是25年,但是為了往前走我們必須這么做。周懷陽(yáng)教授是我們國(guó)家比較典型的復(fù)合型科學(xué)家,他曾在國(guó)際海底管理局(ISA)會(huì)議上提出一個(gè)中國(guó)主張的環(huán)境自然基線調(diào)查計(jì)劃,并起了非常響亮的名字“NAVABA”,就是NaturalVariabilityofBaseline的縮寫。長(zhǎng)久以來(lái),ISA一提到周懷陽(yáng)教授,就稱其為“那娃巴(NAVABA)”先生,他提的科學(xué)計(jì)劃得到了ISA的認(rèn)可。

他是位極具戰(zhàn)略思維的科學(xué)家,目前為止已經(jīng)有四五十位科研人員隨“蛟龍?zhí)枴毕聺摚芙淌谑堑谝粋€(gè)在《自然》上發(fā)表文章的科學(xué)工作者。

周懷陽(yáng)教授《自然》雜志研究成果

力圖改變只有國(guó)外科學(xué)家貢獻(xiàn)知識(shí)的現(xiàn)狀,南海深度計(jì)劃意在“解剖麻雀”

劉峰:我想請(qǐng)教周教授,南海作為第一個(gè)試驗(yàn)航次對(duì)我國(guó)太重要了,汪品先院士提出制定一個(gè)南海深部科學(xué)計(jì)劃,我們絕對(duì)支持。您能和大家普及一下,這個(gè)計(jì)劃與普通民眾的關(guān)系嗎?

周懷陽(yáng):同樣是未知疆域,極地愛斯基摩人很早就已經(jīng)去過了,可是深海有多少人去過?數(shù)得過來(lái)吧。深海是地球表面人類遠(yuǎn)未涉足的區(qū)域之一。當(dāng)然,中國(guó)對(duì)深海的研究整體起步較晚,在“蛟龍?zhí)枴毕聺撝?,我們?cè)趯W(xué)校里的教學(xué),包括我當(dāng)學(xué)生的時(shí)候的學(xué)習(xí)材料,有關(guān)深海的所有圖片,與所有的知識(shí)幾乎都來(lái)自于國(guó)外科學(xué)家的貢獻(xiàn),目前為止這種狀況也沒有發(fā)生根本改變。

無(wú)論是百度上的,還是教科書上的,包括所有的論文中看到的,我們?nèi)祟悓?duì)地球系統(tǒng)的理解,對(duì)地球與海水的運(yùn)動(dòng)、生物的分類等等知識(shí),絕大多數(shù)都來(lái)源于國(guó)外科學(xué)家。我們要發(fā)展深??茖W(xué)、知曉海洋,南海就是家門口最大的深海。汪先生提出,在南海進(jìn)行國(guó)家基金委的重大計(jì)劃,就是希望能在南海像解剖麻雀一樣解剖深海。

中國(guó)海洋科學(xué)領(lǐng)域的奠基人汪品先院士

從骨、肉、血三個(gè)層面考察3000萬(wàn)年的南海演變史

可以把南海比喻成一個(gè)小型的深海,它有它的成長(zhǎng)歷史。通過這幾十年的工作。我國(guó)科學(xué)家已經(jīng)知曉,3000萬(wàn)年前的南海并不是現(xiàn)在的樣子,南海的骨架在1600萬(wàn)年前已經(jīng)停止生長(zhǎng),停止擴(kuò)張了。而現(xiàn)在,南海的面積在縮小,因?yàn)樗幸徊糠终谙蚍坡少e俯沖。這是指的大骨頭,正在研究的一些細(xì)節(jié)就是小骨頭。

南中國(guó)海冷泉區(qū)生物照片

所謂的肉就是指沉積,是骨架(硬巖)上面的沉積物,所有的石油都在沉積里面(當(dāng)然這個(gè)研究計(jì)劃并不直接針對(duì)石油)。南海最深的地方至少有十幾公里的沉積物,石油、天然氣就在沉積物中。南海沉積物最厚的地方大約有十幾公里。一層一層的沉積物記錄了整個(gè)南海的環(huán)境變化。目前的分辨率可以達(dá)到百年級(jí)別,三十幾個(gè)百萬(wàn)年到現(xiàn)在,不僅僅只是記錄了南海的變化,因?yàn)槟虾5乃诓煌瑫r(shí)期與太平洋印度洋有不同的通道,現(xiàn)在最主要的是通過巴士海峽與太平洋聯(lián)通,巴士海峽是太平洋水流進(jìn)入南海最主要的通道,其他地方都已堵住,而以前的歷史并非如此。

巴士海峽是太平洋水流進(jìn)入南海最主要的通道

北極南極冰蓋的變化,在南海沉積物里面都會(huì)有記錄。20個(gè)百萬(wàn)年左右,南極冰蓋形成之后,冷水往下走,在太平洋的底層水主要是來(lái)自南極的水,不僅是南極的,北極來(lái)的水、經(jīng)過大西洋往南邊走,和南極深水復(fù)合起來(lái),一直朝北面進(jìn)入太平洋底部,至少可以到達(dá)北緯二三十度的地方,再回到表層水,再回到北冰洋。

現(xiàn)在,這樣的大洋水循環(huán)大約一千多年一圈。不知各位是否看過《后天》這部電影,講述的是人類二氧化碳排放與全球變暖、大洋傳送帶有一天突然斷裂的事情。厄爾尼諾全球氣溫稍變一些,表層水溫稍變一些,不下雨的地方變成暴雨,下雨的地方則變成干旱。如果傳送帶斷開,就會(huì)像《后天》一樣。這是藝術(shù)家依據(jù)科學(xué)事實(shí)發(fā)揮想象編寫的一部電影。

我們?cè)S多人研究歷史,為什么要研究歷史?為了預(yù)測(cè)將來(lái),地質(zhì)上也是如此,科學(xué)家希望通過歷史研究了解地球系統(tǒng)的規(guī)律。

電影《后天》劇照,大洋傳送帶有一天突然斷裂,厄爾尼諾全球氣溫稍變一些,表層水溫稍變一些,不下雨的地方變成暴雨。

深潛器的優(yōu)點(diǎn)是定位準(zhǔn)確、地形圖精確度高

第三部分是血,就是剛才看到的南海的海底生物與海底的各種各樣的流體。熱液、冷泉活動(dòng)的海底一般只有100-200米左右的范圍,只有用深潛器才能準(zhǔn)確到那個(gè)位置上去。因?yàn)榇词褂袆?dòng)力定位,纜繩放入海底一路晃蕩,船上放下去一個(gè)裝有攝像頭的電子抓斗,到離海底差不多四五米才能看見物品采樣,可絞車放下去之后,可能要采的樣本因?yàn)榇趧?dòng),就錯(cuò)過了。采樣器觸底時(shí)會(huì)使沉積物翻騰起來(lái),就什么也看不見了。船慢慢行使,沉積物慢慢沉下去,等到能看清楚的時(shí)候,原本的采樣區(qū)域已經(jīng)路過了,而深潛器就能解決這些問題。

“蛟龍?zhí)枴痹?000米海底沉積物取樣

劉峰:“蛟龍?zhí)枴边@次在馬里亞納海溝六千米的海底回收一個(gè)去年沒有時(shí)間回收的取樣器,你可以想象下,在六千米的海底那么復(fù)雜的環(huán)境下,“蛟龍?zhí)枴蹦軌蚍浅>珳?zhǔn)的找到這個(gè)取樣器,是不是像大海撈針!

周懷陽(yáng):有了潛器真的不一樣,不論是有人的還是無(wú)人的,有纜還是無(wú)纜。潛器的好處在哪里?第一是定位優(yōu)勢(shì)。船舶定位確實(shí)困難,知道位置后,即便放個(gè)照相機(jī)下水去看看,船就已經(jīng)漂掉了,需要?jiǎng)恿Χㄎ欢ㄗ 5诙堑匦螆D的精確度。Googleearth上的海底地形圖是衛(wèi)星重力測(cè)的地圖,在海面上船測(cè)的地形圖,是目前大家一般能用的最好的地形圖,依靠聲波來(lái)回的時(shí)間計(jì)算距離,回程時(shí)間越短則距離越近。理論上的精度為0.5%,實(shí)際上是1%,一棟30米高的樓,放在3000米的海底,地形圖是測(cè)不出來(lái)的。

蛟龍有關(guān)南海的應(yīng)用性試驗(yàn)是第一步,我們還去了西南印度洋,去了馬里亞納海溝,就是太平洋板塊邊緣消失的地方。但是板塊到底是怎么消失的,大洋板塊是如何俯沖的還不清楚。設(shè)想一塊石頭擠到另一塊石頭下面去,里面有水,水要被擠出來(lái),上面各種各樣生物會(huì)利用這些擠出來(lái)的流體,還有水巖相互作用,等等這些都是我們要研究的問題。日本地震、海嘯,都是板塊俯沖的結(jié)果,但其中有些細(xì)節(jié)到現(xiàn)在都還不清楚。西南印度洋洋中脊還是西北印度洋洋中脊,都是板塊擴(kuò)張的地方,這里不僅有熱液活動(dòng),還有各種巖石形成過程,還有原本認(rèn)為是地幔的石頭跑到了海底地表。

只有有了利器,我們才有對(duì)深海進(jìn)行探索的機(jī)會(huì),特別是對(duì)中國(guó)科學(xué)家而言,否則我們都得尋找國(guó)際合作,處處受他國(guó)限制。所以,我希望,在未來(lái),經(jīng)過幾十年甚至幾代人的努力,在給大家分享深海知識(shí)的時(shí)候,能夠有越來(lái)越多的是通過我們的調(diào)查研究獲得的發(fā)現(xiàn),是我們研究得出的成果,這應(yīng)該是中國(guó)科學(xué)家的追求。

“蛟龍?zhí)枴痹?000米海底拍攝:7000米海底具刺海參(左)7000米海底獅子頭魚(右)

按2030年中國(guó)是世界強(qiáng)國(guó)的預(yù)期,深海需要有領(lǐng)先戰(zhàn)略和實(shí)踐

周懷陽(yáng):我們有了自主研發(fā)的“蛟龍”深潛器,有了世界第一深潛記錄,很值得驕傲。不過,也應(yīng)該看到,美國(guó)的深潛器“阿爾文”號(hào)一年能深潛上百次,在深海領(lǐng)域,有些技術(shù)我們領(lǐng)跑了,但跟跑、并跑的還不少,劉主任參與“十三五”規(guī)劃,可否給我們具體介紹一下?

劉峰:深海在全世界范圍來(lái)講,沒有任何一個(gè)國(guó)家處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì),有可能在某一方面比別人走在前面一些,有些方面別人走在你前面一些,我認(rèn)為目前我國(guó)能夠領(lǐng)先的領(lǐng)域是極其有限的。主要原因是我們認(rèn)識(shí)深海,走向深海的時(shí)間還是比較短。另外,與國(guó)民對(duì)海洋的認(rèn)識(shí),即所謂的海洋意識(shí)薄弱也有關(guān)系。

多少年來(lái),我們沒有深海海洋的意識(shí),教科書上只說了960萬(wàn)平方公里國(guó)土,從來(lái)沒有300萬(wàn)平方公里的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū),以及它所能帶來(lái)的戰(zhàn)略和安全前景。我認(rèn)為這是根本所在,如果大家通過持續(xù)努力,中國(guó)在深海研究方面走到世界前列,就是一個(gè)積極的目標(biāo),像周教授這樣的海洋科學(xué)家通過小領(lǐng)域的突破就可能形成一定的優(yōu)勢(shì),如果說形成絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)就需要長(zhǎng)時(shí)間和幾代人的不懈努力。

南中國(guó)海熱液硫化物區(qū)生物照片

周懷陽(yáng):可以自豪地說,對(duì)南海研究,目前中國(guó)科學(xué)家是占領(lǐng)先地位的。因?yàn)樗x家門口比較近。國(guó)家現(xiàn)在越來(lái)越重視城市生態(tài),未來(lái)應(yīng)該會(huì)有關(guān)于科學(xué)、生態(tài)領(lǐng)域的探索,能夠舉全國(guó)之力進(jìn)行生態(tài)保護(hù),那時(shí)我們?cè)賮?lái)看深海事業(yè)在全球的坐標(biāo)一定是鼓舞人心的。

劉峰:深海對(duì)于中國(guó)人來(lái)說是一個(gè)機(jī)遇,因?yàn)楦鲊?guó)的認(rèn)識(shí)并無(wú)懸殊。當(dāng)前,我們?cè)贗SA發(fā)言的權(quán)重很大,我覺得是因?yàn)檫@些年我們?cè)谏詈nI(lǐng)域有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

為什么我們提出到2030年率先建立深海強(qiáng)國(guó),以此帶動(dòng)海洋強(qiáng)國(guó)的建設(shè),因?yàn)槲覀儗?duì)2030年的期待是——中國(guó)是一個(gè)世界強(qiáng)國(guó)。今天中國(guó)科學(xué)家提出在深淵科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行研究,在雅浦海溝、在馬里亞納海溝,我們做了別人沒有做過的研究,話語(yǔ)權(quán)自然就舉足輕重了。

(整編:李念、金夢(mèng))

精彩瞬間

劉峰在主講中指出:中國(guó)已經(jīng)走向深海舞臺(tái)的中央,首先體現(xiàn)在我國(guó)提出的“立足太平洋,開拓印度洋,挺進(jìn)大西洋”的三大洋戰(zhàn)略格局已經(jīng)初步形成。

對(duì)話環(huán)節(jié),周懷陽(yáng)提出要通過對(duì)南海的研究貢獻(xiàn)中國(guó)科學(xué)家的力量。

現(xiàn)場(chǎng)聽眾觀看文匯講堂工作室制作的配音PPT《劉峰:與“七龍”同潛深海》。七龍:蛟龍(載人潛水器)、潛龍(無(wú)人無(wú)纜自治潛水器)、海龍(無(wú)人纜控潛水器)、鯤龍(深海采礦系統(tǒng))、深龍(海底深鉆系統(tǒng))、云龍(深海數(shù)據(jù)云計(jì)算系統(tǒng))、龍宮(水面支持系統(tǒng))

講座前,現(xiàn)場(chǎng)聽眾掃碼進(jìn)入微信上的深海互動(dòng)群,進(jìn)行交流。

講堂負(fù)責(zé)人李念與嘉賓合影

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