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特稿:给深海做CT、验标本、量体温--“海洋六号”的南极科考任务

2017-01-10 15:18 来源: 新华社

新华社“海洋六号”1月10日电 特稿:给深海做CT、验标本、量体温——“海洋六号”的南极科考任务

新华社记者 王攀

在首次奔赴南极的中国“海洋六号”科考船上,科研人员正开展多项海洋地质和地球物理调查,他们要探索的奥秘往往潜藏在数百米乃至数千米深的海水之下,所用的技术手段正如给深海做CT、验标本、量体温。

做CT

放枪、点炮——在这两个看上去颇有点“刺激”感觉的名词背后,是“海洋六号”此次南极科考的首要任务:多道地震调查。

枪,是捆绑在钢架上的多把高压气枪;炮,是气枪每隔10秒向海水中打出的“气炮”。如此在海水中形成的巨大声波,可以穿过海水,直达海底岩层并形成反射,这些反射信号又被科考船身后长达1.2公里的电缆捕捉,形成基础数据。

“海洋六号”首席科学家助理、项目负责人付少英说:“如果把海底比作人体,那么多波束、浅剖等技术往往只能检查到海底的皮肤层和皮下组织。而多道地震调查就如同做CT,可以检查到海底岩层的骨骼与内脏,从而更加真实地再现海底世界。”

在科考船的驾驶台里,悬挂着一张巨大的彩色海图。纵横交错的航线在上面形成了一幅类似鱼骨架的航行图。“海洋六号”首席科学家何高文介绍说,为了准确描绘出科考船所在的南设得兰群岛以北海域的深层地质构造情况,科考船必须严格按照线路行驶,通过持续作业积累数据,再由后方处理形成可以清晰判断不同地层、不同构造的图像和数据,这不仅给作业方法、数据精度提出了很高要求,对于船舶定位、航行与作业配合也提出了很高要求。

中国多道地震调查起步较晚,但紧随国际科技进步的脚步,技术提升速度并不慢。以“海洋六号”为例,从中国近海到太平洋的远洋、深海,再到南极海域进行相关调查,显示出中国海洋地球物理探测能力已经取得长足进展。

验标本

很多人在医院检查时都有这样的经历:CT、核磁共振这些“高精尖”检查要做,验血、验尿这些基本手段也不可或缺,没有标本检测与仪器诊断相验证,医生判断人体状况的准确度就会下降。

“海洋和海底勘测也是一样,也要标本检验和仪器测量相验证,”付少英说,“不同深度的海水、海底表层的沉积物,都能为地质构造和演变提供重要参考信息。”

可是和人抽血、验尿不同,想从深海和海底弄点标本上来,可不是件容易事。这往往意味着要把“插管”投进数千米深的海水中,再穿透海底浅表层的沉积物,抓取几米或者十几米的样品回来;或者精准测量海水深度,及时采取到相适应的水样。

以“海洋六号”使用的重力柱取样为例,要用600公斤的圆形铅块排列成组,与空心钢管连接组合成一枚巨大的锥体,由钢缆牵引投向南极冰海,再加上200公斤的重锤相伴而至,才能将长达9米、粗如成人手臂的空心管插入海底泥中。

温盐深测量与取水则由24只取水“瓶”像花瓣一样排列一圈,同样以钢缆牵引投入南极冰海。它们在以间隔5秒的频率记录海水温度、盐度和深度以及溶解氧成分等数据的同时,还会每隔一定深度自动采集海水,最终获得这个海域从海面到海底的不同层次水样水文数据和实物样品。

在8日进行的上述工作中,“海洋六号”科考人员采集到了来自3600米深度的南极海底泥与底层海水。来自同济大学的科考人员肖文申说,这些取自深海的样本中含有大量的地质与环境信息,可以为地球地质与环境演变提供重要参考。

量体温

正如给人量体温可以判断身体情况一样,“海洋六号”在南极也要给海底“量体温”。

何高文介绍说,尽管南极海域覆盖在冰冷的海水之下,但海底表层受地心岩浆和板块运动影响,仍然具有温度,测量不同地层深度的温度,对于了解地壳运动和地质变化具有重要意义,“我们这次选择的海域是一个古老板块曾经活动的区域,在南极海域板块中具有独特性”。

但给海底“量体温”也要比给人量体温麻烦得多。在“海洋六号”上,科考人员要在钢管上绑定若干个温度探针,再将这些钢管投入海底进行测量,同样对于精准定位和地质状况研判提出了很高要求。

“海洋六号”首席科学家助理赵庆献总结说:“从技术水平上来说,我国海洋地球物理探测已经基本达到国际一流水准,我们的重力柱取样最大可以做到18米深,在全球都属于前列。但也要看到,我们使用的很多设备包括温盐深探测仪,还依赖从国外进口,未来形成我国自主的海洋地球勘探高精尖设备,应该是重要的突破方向。”

 

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作者: 王攀   [责任编辑: 刘丫]