“蛟龙”西北印度洋首秀归来,3000米奇妙海底让你一次看个够

观沧海 2018-08-14 12:19:25

阔别祖国两个月,航行1万余海里,“向阳红09”船在西北印度洋圆满完成2017年蛟龙号试验性应用航次(中国大洋第38航次)第一航段科考任务后,于4月4日顺利抵达海南三亚锚地。

小编满心激动!我们的亲人终于要回家了!

(科考队员合影)

(蛟龙号顺利抵达海南三亚锚地)

(到达锚地后,队员们终于可以打电话与家人畅谈)

这是人类第一次搭乘载人潜水器造访西北印度洋海底热液区回首此行,难掩收获的喜悦。

约为3000米深的洋底,调查测得的热液喷口流体温度可达300℃以上,而海底海水的温度不足2℃。在“一半是冰水、一半是火焰的独特环境中,下潜科学家观察到了壮丽的烟囱群与热液生物景象,犹如在深海热液区上演一曲“冰与火之歌”。

激昂的旋律如何写就?小编带你重温此行的精彩与惊奇。

“大糦”:名副其实的海底盛筵

“大糦”“卧蚕”和“天休”是我国科学家命名的西北印度洋海底活动热液区,它们由北至南分布在卡尔斯伯格洋脊上,蛟龙号此行到访的便是这3个热液区。

“大糦”意指酒食,出自《诗经·商颂·玄鸟》中描述宗庙祭祀的诗句,形容供奉食物之丰盛。下潜人员搭乘蛟龙号深入海底,如同赶赴一场龙宫盛筵:随着黑烟囱的出现,死寂的海底呈现一片生机勃勃的景象,喷涌而出的热液就是那美酒佳馔,滋养着整个热液生态系统。

蛟龙号本航段在大糦热液区下潜3次,共获得岩石、硫化物、盲虾及保压热液流体等诸多样品。

大糦热液区的“烟囱林”景观令人过目难忘。域内可见到约数十米高的硫化物堆积体,它们是黑烟囱倒塌后堆叠而成的产物。

(在大糦热液区观察到的黑烟囱景象)

下潜科学家在该区域观察到了大量的盲虾群落。它们聚集在活动性较弱、黑烟较少的热液口周围,看上去不愁吃喝、悠哉游哉。曾有研究统计热液口附近盲虾的种群密度,发现每平方米范围内竟然能聚集3万只。

(采集到的盲虾样品)

面对数量如此集中的盲虾,样品采集也变得手到擒来。“网一伸过去就有虾自己钻进来。”潜航员傅文韬操作机械手在盲虾群中挥一挥抓网,就能轻而易举将样品收入网中。

(机械手伸进盲虾群中采集样品)

下潜调查表明,盲虾和海葵是大糦热液区的生物优势种,此外还可见到少量螃蟹、茗荷(一种类似藤壶的生物)。国家海洋局第三海洋研究所研究员邵宗泽的研究对象是与盲虾共生的热液微生物。拿到样品后,他将盲虾的鳃部剥离下来予以保存。显微镜下,盲虾鳃的尖端呈羽毛状,在每一根羽枝上都聚集成千上万的热液微生物。热液流经盲虾的鳃部时,微生物可将水中的硫化氢等有毒化学物质转化为盲虾生存所需的能量。”邵宗泽介绍,研究热液微生物,可帮助人类理解高压、高硫化氢等极端环境下的生命过程及基因资源潜力,从而提取开发具有医学、工业价值的生物制品。 

深海沉积物是一个巨大、天然的生物基因资源库。科学家利用“蛟龙”定点精细作业的能力,在大糦热液区取得短柱状沉积物插管样品,布放、回收了微生物富集罐,为极端微生物资源获取、极端酶研究、活性物质筛选以及微生物多样性分析提供了宝贵的一手资料。

(蛟龙号在下潜中拍摄的图片)

“卧蚕”:一边是荒漠,一边是绿洲

蛟龙号本航段在卧蚕热液区下潜6次,取得的生物样品种类繁多、数量充足,观察到的烟囱群分布集中、活动剧烈。

(卧蚕1号热液区海底黑烟囱

生活在黑烟囱周围的生物群落

“上帝在关闭一扇门的同时,打开了一扇窗。”航段首席科学家韩喜球用一句西方谚语形容“卧蚕”海脊上两个相距2.7公里、景象截然不同的热液区。卧蚕1号热液区烟囱林立、黑烟喷发,生机盎然;卧蚕2号热液区则冰冷、贫瘠,热液活动终结,了无生机。

深海科学研究发现,一个热液系统会经历从生成到稳定再到衰亡的演变过程。一旦一个新的海底热液口产生了,紧接着在该处就会有一个生态系统出现。随着热液口的发育成长,这个生态系统也会变得生机勃勃。而当热液口趋于消亡时,附着其上的生态也随之灭亡。

采自卧蚕1号热液区的生物样品中,数量最多的要算是螺类生物。螺有两种,其中一种螺壳颜色青黑,壳体表面密布软毛,摸上去毛茸茸并不扎手;另一种螺壳呈棕褐色,螺肉上竟然像穿山甲一样长有鳞片,用手触摸时,这些鳞片还会缩紧。

邵宗泽说,这两种螺类在西南印度洋龙旂热液区也有分布,其中生有鳞片的螺名为鳞脚螺,和长有软毛的螺都依靠体内的微生物提供能量。

(螺类样品)

(贻贝与硫化物样品)

科学家在卧蚕1号热液区还收集了十几只贻贝,鳃部为黑色,仿佛沾满了海底黑烟。和盲虾一样,贻贝也依赖寄居在鳃上的微生物获取能量。此外,在蛟龙号从热液区采集回来的块状硫化物和烟囱壁上,还生活着一种名为管栖蠕虫的生物,它们属于环节动物,通体红色,躲藏在硫化物表面或深处的一道道管状结构中,看上去就像蚯蚓。研究发现,西太平洋管栖蠕虫以捕食热液微生物为生,而对于此次在西北印度洋采集的管栖蠕虫,随船科学家还将进一步深入研究。

(黑烟囱旁的热液生物群落)

如果说卧蚕1号热液区是神奇动物的海底绿洲,那么卧蚕2号热液区就是不折不扣的海底荒漠。

下潜人员在卧蚕2号热液区观察到了丰富的玄武岩分布与地质构造现象。随着海底科学的发展,20世纪50年代以来,研究人员利用放射性同位素测定海底岩石年龄,发现海底岩石的年龄一般不超过2亿年,而大陆最古老岩石年龄在30亿年以上。

海底岩石年龄的证据从一个侧面印证了海底扩张学说。该学说认为,地幔物质从洋中脊的中央裂谷处涌出,凝固后形成新的洋壳。洋壳的主要组成就是玄武岩,它们是地球上最年轻的岩石。蛟龙号在卧蚕热液区采集了数十公斤玄武岩样品。随船科学家表示,研究这批珍贵样品有助于揭示西北印度洋脊的岩浆演化过程和洋脊演化历史。

也许在业外人看来,深海科学家的日常工作,不过是采采水样、敲敲石头、固定标本,然而,正是在这些基础数据的记录中,蕴藏了亿万年前与地球构造、生命历程有关的重要信息。

每每看到实验室里一块块其貌不扬的深海岩石,不禁令人思绪万千,与这些地球岩层“新生儿”的年龄相比,人类几千年的文明史不过是惊鸿一瞥。

“天休”:热液生命曾经的乐土

本航段,蛟龙号用了两个潜次调查天休热液区。在所调查区域,随处可见坍塌的死亡烟囱体,白色的贻贝残骸散落其上,见证着海底热液区的兴盛与衰亡。在海底,热液喷口一旦关闭,螺虾等生物就失去了可以相拥取暖的“火炉”,变得杳无踪迹。

散布在硫化物沉积物上的贻贝残骸

中低温热液烟囱群

蛟龙在天休热液区发现的活动烟囱群

浙江大学海洋学院教授张朝晖参加了在“天休”的首次下潜。然而最令他兴奋的是在最后一个潜次,“蛟龙”发现了2个高温热液喷口,并成功采集到保压热液流体样品。

(采集到两种类似章鱼的深海生物

“这些原汁原味的保压热液流体是来自地球深处的信使。”张朝晖介绍,海底热液活动是与海底火山活动以及构造断裂相伴生的具有普遍性的现代地质过程,通过分析直接采自热液喷口的样品,能够了解热液流体携带的地球内部信息,揭示岩浆活动等上地幔演化历程。

取到地幔岩和矿化围岩是“蛟龙”在“天休”的另两项重要收获。早在1985年,我国就有学者提出了热液成矿的多元理论,并注意到了洋脊热液在铁、铜等金属的硫化物沉淀中的作用。如今,海底热液区已是科学家认识和了解硫化物矿床形成演化的“天然实验室”,也为陆上类似矿床的寻找、勘探、评价和开采提供了重要借鉴

对于科考队员来说,西北印度洋之行绝不仅仅是一篇文章所能概述的。那些属于自己的精彩,还是让他们拥抱后说与你们听吧。

(中国海洋报特派记者 王自堃)

(编辑:郑雅楠 审核:吴颖)