我國首次在南極發(fā)現(xiàn)海底熱液與冷泉并存——“向陽紅01”船首次南極科考綜述

記者近日采訪“向陽紅01”船首次南極科考的科考隊(duì)員時(shí)了解到，“向陽紅01”船在我國南極科考比較薄弱的南極大西洋扇區(qū)，進(jìn)行了物理海洋與氣象、海洋地質(zhì)、海洋地球物理、海底地形與測繪、海洋化學(xué)與生物生態(tài)和海洋環(huán)境熱點(diǎn)等六大學(xué)科領(lǐng)域調(diào)查，取得了豐碩科考成果，特別是在全球首次發(fā)現(xiàn)了海底熱液與冷泉并存。

首次發(fā)現(xiàn)海底熱液與冷泉并存奇特現(xiàn)象

隨船領(lǐng)隊(duì)、國家海洋局第一海洋研究所所長李鐵剛介紹，“向陽紅01”船于2017年12月30日開始執(zhí)行中國第34次南極考察，海上考察歷時(shí)46天?？瓶缄?duì)員克服天氣惡劣、環(huán)境生疏、浮冰肆虐和裝備條件不足等困難，在超額完成計(jì)劃任務(wù)基礎(chǔ)上，加深和擴(kuò)展了科考內(nèi)容和科學(xué)目標(biāo)，取得了豐富科考成果。

其中，科考隊(duì)員最重要的發(fā)現(xiàn)是首次在南極發(fā)現(xiàn)了海底熱液與冷泉并存的現(xiàn)象，并獲得了天然氣水合物形成與海底熱液活動(dòng)密切相關(guān)的直接地質(zhì)與地球物理證據(jù)。

在南極一海域，科考隊(duì)員基于海底地震、淺地層剖面、電視轉(zhuǎn)斗等裝備對(duì)不同地質(zhì)單元的海底沉積物進(jìn)行了定點(diǎn)采集，完成了15個(gè)站位的箱式取樣和8個(gè)站位的柱狀取樣，采集到熱液活動(dòng)和冷泉活動(dòng)產(chǎn)物。

李鐵剛說：“這兩種樣品相距僅200米左右，且處在同一地質(zhì)構(gòu)造，說明這里有熱液和冷泉共生的系統(tǒng)。他說，過去認(rèn)為冷泉形成有生物和熱成因等多種成因類型，這次的調(diào)查成果為海底冷泉的熱成因提供了直接證據(jù)，值得進(jìn)一步深入研究。

熱液和冷泉是近年來國際海洋科研熱點(diǎn)，因?yàn)闊嵋簠^(qū)和冷泉區(qū)不僅有非常特殊的化能生態(tài)系統(tǒng)，顛覆了人們“萬物生長靠太陽”的認(rèn)知，而且熱液區(qū)和冷泉區(qū)有豐富資源，熱液堆積而成的“黑煙囪”有金、銀、銅、鋅、鉛等金屬，冷泉的產(chǎn)物之一就是天然氣水合物，即可燃冰。但此前人類還未發(fā)現(xiàn)熱液與冷泉并存的現(xiàn)象。

彌補(bǔ)我國南極考察薄弱區(qū)域開創(chuàng)多項(xiàng)“第一”

隨船首席科學(xué)家、國家海洋局第一海洋研究所研究員鄭彥鵬介紹，本航次，科考隊(duì)發(fā)揮“向陽紅01”船靈活機(jī)動(dòng)且具有動(dòng)力定位優(yōu)勢，針對(duì)特定科學(xué)目標(biāo)，對(duì)我國南極科考的薄弱地區(qū)——南極大西洋扇區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查。

——首次將我國南極科考由傳統(tǒng)的西經(jīng)45度向東擴(kuò)展到了西經(jīng)37度海域，東西展布400多公里，將威德爾海與南大洋進(jìn)行水交換的“交通要道”進(jìn)行了全面調(diào)查。在穿越德雷克海峽期間，科考隊(duì)員在海峽中部順利完成了2個(gè)站位的綜合海洋環(huán)境要素觀測，這也是我國科考船首次在南大洋西風(fēng)帶中心的關(guān)鍵區(qū)域獲得大深度全水深綜合海洋要素觀測剖面。

——首次給南極東部半島海域戴上“動(dòng)態(tài)心電圖”。國家海洋局第一海洋研究所科研人員高立寶介紹，科考隊(duì)員成功在南極鮑威爾海布放了2套深水潛標(biāo)，觀測海洋不同深度水團(tuán)的流速、溫度、鹽度等理化參數(shù)的變化，就像長期監(jiān)測這個(gè)海域的海洋“律動(dòng)”與“脈搏”，與人類做“心電圖”一樣。

“我們布放潛標(biāo)的地方是環(huán)南極洋流的關(guān)鍵區(qū)域，長達(dá)一兩年的連續(xù)觀測數(shù)據(jù)對(duì)認(rèn)識(shí)和了解此洋流非常重要。”李鐵剛說，南極洋流是阻斷赤道區(qū)域和南極區(qū)域物質(zhì)能量交換的流系，對(duì)南極乃至全球氣候都有重要影響。

——首次對(duì)南極大西洋扇區(qū)海底進(jìn)行了大范圍全覆蓋的海底地形測量，完成調(diào)查測線約8880公里，繪制了6個(gè)重點(diǎn)區(qū)塊約15000平方公里的高質(zhì)量海底地形圖，前瞻性建立了適合多波束測量的校準(zhǔn)區(qū)，為我國未來在南極周邊海域開展無人船、AUV等其他載體的海底全覆蓋測繪奠定了基礎(chǔ)。

南極竟有“微塑料”

微塑料是近年來海洋環(huán)境熱點(diǎn)話題，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在2014年就將微塑料污染列為十大緊迫環(huán)境問題之一。全球每年約有3千萬噸塑料進(jìn)入海洋，那些尺寸小于5毫米的塑料碎片就是微塑料，它們的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，難以降解，可在海里存在數(shù)百甚至數(shù)千年。微塑料會(huì)對(duì)海洋生物帶來致命影響，并威脅人類健康。

近年來，各國科研人員在不同大洋都發(fā)現(xiàn)了微塑料的存在，而在本次“向陽紅01”船的南極科考中，科考隊(duì)員竟在南極這片人類活動(dòng)非常少的“凈土”也發(fā)現(xiàn)了“微塑料”。

國家海洋局第一海洋研究所研究員孫承君介紹，科考隊(duì)員在南極鮑威爾海盆通過船載泵，取得500升表層海水，通過過濾海水形成了濾膜?？蒲腥藛T通過顯微鏡觀測濾膜后發(fā)現(xiàn)，濾膜上有五六個(gè)小于0.3毫米的微塑料，其中比較明顯的是濾膜中央的藍(lán)色纖維細(xì)線，密度略高于大洋平均水平。據(jù)初步估計(jì)，這些微塑料很可能是纖維狀的塑料繩。

“在南極發(fā)現(xiàn)微塑料，預(yù)警人類活動(dòng)的污染已遍布全球各個(gè)角落。”李鐵剛說。記者 張旭東