【中国科学报】揭开西太海山的神秘面纱
时间 : 2016-05-11     

出征两个多月的“科学”号日前从西太平洋传回捷报:首次获取马里亚纳海山区两座海山的精细地形地貌图谱;首次实现6000米水深原位保压水样采集并成功进行培养;“发现”号ROV深海机器人成功下潜15次,获得许多未曾发现的生物样品、岩石……

“这些重要发现对填补我国在西太平洋深海的研究空白、提升我国在深海生态系统研究及资源探查和利用等领域的地位具有重要意义。”接受《中国科学报》记者采访时,航次首席科学家、中科院海洋所研究员徐奎栋正带领他的团队进行相关分析,以揭示该海山区生态系统的基本结构、生产过程及其关键控制因素。

目标:两座未知海山

2月25日,“科学”号从青岛起航,赴西太平洋执行中科院战略性先导科技专项及中科院国际创新团队项目科考任务。

“按照任务安排,‘科学’号此次重点开展西太平洋雅浦—马里亚纳海山区靶定海山的系统性调查。”“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”(WPOS)先导专项首席科学家、中科院海洋所所长孙松告诉《中国科学报》记者,西太平洋海底是最活跃的区域,海山、热液、深渊等在这里都很复杂,是研究深海极端环境和深海生态系统的理想区域,而这方面的研究在全球海洋中又是最薄弱的区域。

海山是指从海底高度超过1000米但仍未突出海平面的隆起。

“国外对热带西太平洋海山的研究甚少,对此次调查所涉的两座海山未见任何报道。”徐奎栋告诉记者,本次调查所选取的雅浦—马里亚纳海山区,位于雅浦海沟和马里亚纳海沟的交界处,无论从地质构造、水文环境、生物多样性和生态功能上,都具有十分独特的研究价值。

徐奎栋进一步介绍说,他们主要利用“发现”号ROV深海机器人对海山的海底地质环境和生物群落进行原位观测和取样,获取靶定海山的精细地形地貌图谱、大型生物影像资料、岩石与生物样品及周边沉积物的样品,获取海山区生态系统的基本结构参数。

过程:一次冒险和考验

科考队员将两座海山暂命名为M1和M2海山。对两座海山地形地貌的多波束扫描过程,是整个航次中大家最难忘的一段经历。

“起初首选M1海山进行多波束扫描,但分析发现M1海山与船上的海图及英国航道测量局的差分图相距甚远。”徐奎栋回忆说,“海图及差分图都显示M1海山离海面约560米,但实际扫描出的M1海山顶端离海面约2000米。”

这意味着,原定首选的海山“丢了”!科考队员们瞬间“压力山大”。因为时间紧、任务重,他们担心找不到有科研价值的海山。

徐奎栋及时将情况汇报给孙松及相关所领导。孙松随即回复:“没有发现原来标注的海山,这本身就是一个发现。”

在孙松的鼓励和指导下,他们迅速决策并选择了M2海山进行地形扫描。

“雅浦—马里亚纳海山区的海山地形地貌基本都是未知的,该区域海图的地形资料源于卫星重力测高,而卫星重力测高的误差较大,这就是为什么要实测该区域的价值所在。”孙松说。

可是,M2海山在差分图上显示高点离海面有40米,而船上的海图显示仅19.7米,这么浅的海山,无论对科考船还是船载设备,都是一次冒险和考验。

“国家海洋局的船曾经到过这里,但因为水浅,没敢涉险进入。”为此,徐奎栋带领队员们做了特殊的跑线设计。在全体船队员的努力下,圆满完成了M2海山的地形扫描,获得了一座科研价值巨大的平顶海山以及大量新奇多样的海洋生物和宝贵的岩石标本。

收获:未曾发现的种类

除了首次获取马里亚纳海山区两座海山的精细地形地貌图谱,并发现一座具有重要研究价值的平顶海山外,在为期39天的多学科综合探查中,“科学”号还实现了多个“首次”。

徐奎栋如数家珍:“发现”号ROV深海机器人成功下潜15次,获得了50块岩矿样品以及287号巨型和大型生物标本,涉及约180种珊瑚、海绵、棘皮动物、甲壳动物及鱼类等生物,其中许多是未曾发现和描述的种类;首次实现6000米水深原位保压水样采集并成功进行培养;通过CTD采水、浮游生物拖网和多联网等采样手段,获得了靶定海山区生态系统的基本结构参数……

此次,法国国家科研中心研究员吴龙飞和中科院三亚深海所助理研究员李学恭携带了两套深海原位保压采水器,通过搭载CTD进行不同深度的海水原位样品保压采集。

吴龙飞记得,当地时间3月20日凌晨2时30分,在M2海山南侧,他们通过CTD搭载深海原位保压采水器,成功进行了国内首次6000米水深的保压采样及样品保压转移。

后续,他们进行了4000米、3000米及2000米等水深的保压采样,共在M2海山区的12个不同深度的站点进行了底层水样采集,一部分用于分离深海嗜压微生物,另一部分用于微生物多样性分析。

此外,他们还从“发现”号ROV深海机器人取得的沉积物样品中发现了一些未曾报道的新奇的趋磁细菌。“趋磁细菌具有独特的磁场运动特性和生物学特性,被认为是高新技术应用中的一种新的生物资源。”吴龙飞说。

  《中国科学报》2016-05-10 第1版 要闻

(“科学”号海洋科学综合考察船信息员封婧提供)