深海著陸器：海底的人造“海洋之眼”

第二看臺

近日，我國新一代遠洋綜合科考船“科學”號在南海成功回收了我國國內首套連續工作超一年的“深海著陸器”。

在過去375天里，被稱為人造“海洋之眼”的深海著陸器，在水深1130米左右的南海北部一冷泉噴口處，進行原位觀測，帶回了約186千兆的冷泉區高清影像和傳感器數據資料。

深海著陸器為什么布放在南海冷泉區？著陸器上攜帶了哪些高科技“武器”？這些數據將揭開冷泉生態系統哪些深海秘密？在冷泉區布放著陸器有什么技術難點？中國科學院海洋研究所特聘研究員、著陸器2016年測試和布放航次的首席科學家張鑫對此進行了解答。

將實驗室搬到了海底

南海冷泉區，這是此次深海著陸器工作的主要戰場。

冷泉，顧名思義，溫度較低，但又非一個“冷”字可以概括。

張鑫說，冷泉是一種以水、碳氫化合物(天然氣和石油)、硫化氫、細粒沉積物為主要成分，溫度較低，流體溫度與海水溫度相近的流體，主要分布在被動陸緣和主動陸緣斜坡海底沉積面之下。

冷泉反映了海底的一種極端環境，但在這種環境中又生活了大量的生物，它們不依靠陽光而生存，正因如此，冷泉成為地球科學以及生命科學研究的熱點。

這次考察的南海冷泉區主要位于臺西南海域。“該海域冷泉區已經活動了很長時間，形成了大量自生碳酸鹽巖，其噴口周圍也富集著大量的生物，主要以潛鎧蝦、鎧甲蝦、貽貝、阿爾文蝦為主。此處生物群落繁茂，水深1130米左右。”張鑫說，經過綜合考慮，項目組選擇對該海域的冷泉區進行細致的長期原位觀測。“如果將樣品取上船再做分析研究，變化的溫度和壓力將導致海底生命的死亡，所謂原位探測，相當于將實驗室搬到了海底。”

自己編程自動“叫醒”

2016年9月8日零時，激動人心的時刻到來，借助“科學”號母船的同軸鎧裝通訊電纜，重達近兩噸的深海著陸器，被緩緩放至臺西南海域冷泉區。

張鑫說，如果將一個海域比作一個房間，深海著陸器相當于在房間里安了個攝像頭，能夠監控水下生物的生活規律。“它能夠自己編程，一般每隔幾個小時‘醒’一次，監控兩分鐘左右又進入夢鄉。”此次布放前，科學家已將這臺著陸器進行了長達一個月的試布放。

與之前著陸器相比，這是國內首套在深海連續工作超過一年的深海定點觀測系統。張鑫說，要讓系統在深海工作這么長時間，需要進行特別的低功耗設計。“每天每個系統都需要工作四次，每次幾分鐘，加起來一年就要消耗很多電力，此外系統待機的時候也需要消耗電力。”

尤其值得一提的是，這次著陸器布放的位置是在活躍的冷泉區。與廣闊的臺西南海域相比，冷泉冒泡的噴口也就與陸地上的籃球場大小相當，布放時需要船、潛水器和著陸器緊密配合，才能將近兩噸的著陸器一點點地準確挪至噴口。

多功能的深海作業平臺

受科技水平限制，人們對海洋的認知多是通過航海取得，對海洋過程的觀測只能是表面的、短暫的、不連續的。隨著技術的發展和探測需求的推動，科研人員的視野不再局限于海表，而是想深入“虎穴”進入海水以下進行連續長期的觀測。

“著陸器也是作業平臺，可以完成多種原位傳感器數據資料的獲取工作”，張鑫說，此次布放的深海著陸器搭載了CTD設備，以獲取冷泉區域的溫度、鹽度、深度。為了能使深海著陸器這只“眼睛”看得更多更全面，深海著陸器上也可以搭載其他傳感器，諸如pH傳感器、甲烷傳感器、二氧化碳傳感器、原位光譜傳感器等。

300多天里，系統攜帶高清影像系統，成功獲取了冷泉噴口附近眾多生物群落生長演化的高清影像資料。張鑫說，這些參數和影像的獲得，將為解析冷泉生態系統生物群落變遷、生活史演替、種群補充機制、生物活動機制等重要基礎生物學問題及其與環境之間的關系提供重要的第一手數據。

作為目前我國觀測時間尺度最長的化能生態系統原位定點觀測平臺，該系統及數據的成功回收也將成為回答冷泉關鍵環境參數與上層水體水動力過程、地質活動關系等科學問題的金鑰匙，提升我國深海生態系統的國際影響力。