語音播報
深海是地球上最后未被人類全面系統(tǒng)感知和利用的地理空間,充滿許多科學(xué)之謎,也蘊藏著人類社會未來發(fā)展所需的各種戰(zhàn)略資源和能源,成為國際海洋科技發(fā)展的熱點和焦點。
在中科院海洋研究所(以下簡稱“海洋所”),有一支年輕善戰(zhàn)、富有特色的隊伍,他們肩負(fù)著從淺海走向深海、從蔚藍(lán)走向深藍(lán)的使命,堅持多學(xué)科交叉融合,集海洋地質(zhì)、海洋生物、物理海洋等精銳骨干,一路劈波斬浪,在深海大洋中孜孜探索,試圖尋找生命最初的奧秘。
這便是深海極端環(huán)境與生命過程研究中心(以下簡稱“深海中心”)團(tuán)隊。自2017年成立以來,深海中心建立了國際先進(jìn)的深海綜合探測體系;獲取深海熱液/冷泉/海山區(qū)大型生物樣品6000余號,發(fā)現(xiàn)1新科2新亞科6新屬82新種;建成我國迄今樣品量最大、物種數(shù)最多的深海大型生物樣品庫和唯一深海大型化能營養(yǎng)生物活體庫……
布局籌備
進(jìn)入21世紀(jì),世界各國紛紛將目光轉(zhuǎn)向深海,我國也確定了拓展深海戰(zhàn)略發(fā)展空間、開辟國家安全新疆域、維護(hù)國家深海利益的深海戰(zhàn)略。為實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標(biāo),2016年,習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會上首次提出深海戰(zhàn)略“三部曲”,“深海進(jìn)入、深海探測、深海開發(fā)”的計劃路線圖首次展現(xiàn)在世人面前。
對此時的海洋所來說,經(jīng)過60多年的耕海,在淺海生物種類與演化過程、生態(tài)與環(huán)境特征等領(lǐng)域已有了較為系統(tǒng)全面的積累。面對國家對深海探測研究的重大需求,海洋所充分發(fā)揮自身科研優(yōu)勢,布局由海洋地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、海洋生物學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)和海洋技術(shù)等多學(xué)科交叉組成的深海中心。
談到深海中心的規(guī)劃初衷,時任海洋所所長孫松說,“‘科學(xué)’號建成之后,我們希望通過深海中心把探測體系、研究體系搭建起來,讓深海中心像一本指南或手冊,在前期準(zhǔn)備、取樣、設(shè)備儀器、研究等各個方面都能建立起標(biāo)準(zhǔn)?!?/p>
“深海研究是不分學(xué)科的,既獨立又不完全獨立,它要成為一個多學(xué)科交叉融合的平臺,從所里各實驗室汲取力量,所以是開放共享的?!睂O松說。
海洋所副所長、時任深海中心籌備負(fù)責(zé)人李超倫介紹,籌備前期,海洋所從各研究室抽調(diào)12名骨干,形成了最初的研究力量。這些人員的管理、評價、招生等都在原研究室進(jìn)行,以項目帶動人員、帶動學(xué)科,最大程度地保證其開放性。
為響應(yīng)國家重大戰(zhàn)略布局,經(jīng)過長達(dá)5年的精心籌備,2017年12月深海中心正式成立。
深海中心致力于開展深海極端環(huán)境地質(zhì)過程—水文過程—化學(xué)過程—生物過程的綜合性研究。研究方向主要分三部分:一是板塊俯沖造成的海底熱液、冷泉研究,二是深海極端環(huán)境下生物的演化與生命過程研究,三是深海探測技術(shù)設(shè)備研發(fā)。
建立體系
走向深海建立國際一流的探測與研究平臺、取得國際一流的科研成果一直是海洋所科學(xué)家的夢想。但沒有現(xiàn)代化的科考船,如何進(jìn)行深海探測與研究?
2012年,我國自主研發(fā)和建造的新一代海洋綜合科考船“科學(xué)”號交付使用?!翱茖W(xué)”號配備了大氣、水體、海底、深海極端環(huán)境等船載探測與實驗系統(tǒng),搭載了高精度導(dǎo)航、纜控水下機器人、走航自動觀測等多種國際先進(jìn)的探測設(shè)備,使我國真正有能力走向深海大洋。
“科學(xué)”號搭載的“發(fā)現(xiàn)”號纜控水下機器人是國際上下潛作業(yè)能力最強的水下機器人之一,搭建了能夠搭載各種水下探測、取樣和實驗設(shè)備的綜合平臺,在“科學(xué)”號的深??瓶贾衅鸬搅酥陵P(guān)重要的作用。
面向深遠(yuǎn)海探測的國家重大需求,依托中科院海洋先導(dǎo)專項,海洋所自主研發(fā)了世界首臺高溫?zé)嵋毫黧w拉曼光譜原位探測系統(tǒng)、深水可視化沉積物柱狀取樣系統(tǒng)、“海洋之眼”深海著陸器等系列原位探測和取樣設(shè)備,成功構(gòu)建了“宏觀與微觀、走航與定點、梯度與原位相結(jié)合”“船基—潛器—原位”一體化的國際先進(jìn)的深海系統(tǒng)探測與技術(shù)體系。
該體系突破了10000米深海定點探測、6000米深海探測與采樣等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)了“室內(nèi)模擬實驗→海洋移動實驗室→深海原位實驗室”的跨越,實現(xiàn)了深海探測“下得去、看得清、采得上、測得準(zhǔn)、功能全、用得起”的目標(biāo),使我國深海探測與取樣能力達(dá)到國際先進(jìn)水平。
成果頻出
“深海中心像黏合劑,聯(lián)合不同學(xué)科、不同方向的研究者,不僅局限在所內(nèi),還積極尋求國內(nèi)外的合作。”深海中心主任孫衛(wèi)東說。
持續(xù)的合作交流,碰撞出不少新的火花,也結(jié)出許多喜人的成果。
依托深遠(yuǎn)海綜合探測與研究平臺,海洋所取得了多項突破性成果:在南海首次觀測到裸露在海底的“可燃冰”,首次在自然界發(fā)現(xiàn)超臨界態(tài)二氧化碳,發(fā)現(xiàn)深海冷泉環(huán)境細(xì)菌氧化硫代硫酸鈉形成單質(zhì)硫新型途徑;成功開展深海大型生物原位現(xiàn)場實驗和實驗室培養(yǎng),揭示了溫度對熱液系統(tǒng)生物群落空間格局的影響,闡明共生體系的建立在深?;苌锏沫h(huán)境適應(yīng)性中發(fā)揮重要作用;提出化能營養(yǎng)生物阿爾文蝦的系統(tǒng)演化新模式;在南海首次發(fā)現(xiàn)碳酸鹽質(zhì)母巖漿向堿性玄武巖連續(xù)轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象,對推動有關(guān)深部碳對巖漿活動、地表環(huán)境的影響等相關(guān)研究有重要意義;研究發(fā)現(xiàn)板塊俯沖樣式從地球早期的間歇式俯沖轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)性俯沖會加快地幔的降溫速率,造成堿性玄武巖在全球范圍大量增加,并首次確定地質(zhì)歷史時期的持續(xù)性板塊俯沖開始于21億年前。
“目前地球上的資源越來越緊缺,將來的資源40%都在深海。因此,了解和認(rèn)識深海對社會可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。未來,深海中心將在深海環(huán)境與生命過程研究領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)力,同時在維護(hù)國家權(quán)益、深海資源開發(fā)等方面展開探索?!崩畛瑐惐硎荆拔覀儗ι詈?茖W(xué)的發(fā)展充滿信心?!?/p>
“我們還將關(guān)注資源環(huán)境、宜居地球等前沿科學(xué)問題,重點在板塊俯沖起始、碳氧循環(huán)、極端環(huán)境生命演化和深海原位觀測等方面發(fā)力?!睂O衛(wèi)東補充道。
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