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观焦点:科技扬帆,引领海洋探索挺进深蓝
2023-03-06 07:51:57 来源:科技日报

加快建设海洋强国,用好海洋资源禀赋,离不开科技的重要支撑。保护海洋生态环境,要强化基础研究,摸清海洋“家底”;开发海洋资源,要紧密贴合科考一线对技术和装备的迫切需求,集中优势力量打造更多“国之重器”。唯有实现海洋科技自立自强,将科研突破和应用创新汇聚为挺进深蓝的强国力量,才能让我们的目光触及更深更远的海洋世界。

2022年12月18日,在广州市南沙区,我国首艘深海万米大洋钻探船实现船体贯通,这标志着我国深海探测领域重大装备建设迈出关键一步。

这艘预计2024年完成交付的大洋钻探船,激起国人的期待:未来,以大洋钻探船为标志的“国之重器”,将推动我国深海科技再创高峰。


(相关资料图)

“双龙探极”,打造海上移动实验室

人类对深海的认识、探索与开发随着海洋装备技术的进步而不断深化。我国经略海洋,实施极地大洋科学考察(以下简称科考),必须装备先行。

2022年10月26日,“雪龙2”号极地科考船从中国极地考察国内基地码头出发,正式开启了中国第39次南极科考之行。5天之后,搭载第二批南极科考队员的“雪龙”号启航,再次开启中国“双龙探极”之旅。

“在越来越多先进新装备的助力下,我国极地科考事业已建立起‘海陆空’立体推进的格局。”哈尔滨工程大学副校长殷敬伟长期从事极地声学技术研究,他在接受科技日报记者采访时表示,30年间,中国极地科考事业白手起家,打造出“两船六站一基地”的极地考察保障格局。

“雪龙2”号是我国第一艘自主建造的极地科考破冰船,也是世界上首艘具备双向破冰能力的破冰船。超强的破冰能力,让更多的科考设施、补给物资得以运入南极陆缘冰区和南极大陆。“它就像一座海上移动实验室,驶入许多过去无法到达的海域。”殷敬伟说。

截至2021年9月28日,中国已完成12次北极科考。但是,中国是北极域外国家,深海极地相关研究工作起步较晚,资源保障能力也受到了一定程度的制约,在极地科学技术研究、极地装备开发、深海极地探测等领域还存在诸多薄弱环节和能力缺失。

殷敬伟告诉科技日报记者,尽管当前我国已经实现“双龙探极”,但是我国尚不具有核动力破冰船以及能够在极地破冰出水的水下装备,冰下海洋信息技术也很薄弱。此外,受限于北极恶劣的海上气象、地理和高纬地磁环境,北极冰下大深度水体和海底地球物理的探测手段有限,我国仍须依据深海极地科考急需的技术与装备的要求,遴选优先发展方向,集中优势力量,合理配置资源,突破关键技术与装备的限制。

“神兽潜海”,开掘海底资源宝藏

2021年4月7日23时,一只高7.6米、“腰围”10米、体重12吨的庞大“神兽”,悄悄潜入了南海水下2000米。

这只“神兽”,是我国自主研发的“海牛ⅱ号”海底大孔深保压取芯钻机系统。此次,“海牛ⅱ号”卧在南海海床上,钻机成功下钻231米,刷新了世界深海海底钻机的钻深纪录,标志着我国在这一技术领域达到世界领先水平。

海底钻机是开展海洋地质及环境科学研究、进行海洋矿产资源勘探和海底工程地质勘查必备的高技术装备。“海牛ⅱ号”的目标是研制作业水深不少于2000米、钻进深度不低于200米、保压成功率不低于60%的海底大孔深保压取芯钻机系统。

“它是目前世界上唯一一台海底钻深大于200米的深海海底钻机。”“海牛ⅱ号”研发团队成员、湖南科技大学教授金永平说。

大洋深处蕴藏着丰富的矿产、油气和生物资源,但人类对海底资源的开发利用仍处在起步阶段。可燃冰成功试采,是人类对海底资源开发利用的关键一步。

在特殊的海底温度和压力下,可燃冰呈“冰”状。一旦离开适宜的温度和压力,它就会变成气体挥发。因此,普通深海钻机不适用于可燃冰取样工作。只有在保持近乎同等温度和压力的状态下,才能高取样率地将可燃冰取出。这就需要研制保压取芯勘探系统。

“研制成功后,预计钻进深度将达234米,能充分满足可燃冰勘探需求。”回首研发过往,金永平告诉科技日报记者,对团队而言,完成上述目标,至少要实现两个突破:一是从60米到234米的钻进深度突破,二是海底保压取芯技术的突破。

如今,“海牛ⅱ号”已在我国多个海域开展了可燃冰的勘探,还为海上油气井场和海上风电场的地质勘查提供服务。

深海矿产、油气资源的开发是一个庞大的系统工程。瞄准未来的发展,金永平告诉记者,在深海极端恶劣的环境中,技术装备的可靠性与无人值守作业间的协同配合将是科研人员攻关的方向之一。更为重要的是,由于目前人类对深海的生态环境认知有限,迄今还没有商业化开采可燃冰的经验,还需加大关于人类行为对深海环境影响的程度和强度的评估。

摸清“家底”,筑牢海洋生态保护根基

在位于福建晋江的深沪湾海底古森林遗迹自然保护区,保存着有7000多年历史的海底古森林。

作为全国唯一、世界罕见的珍稀地质资源,深沪湾海底古森林被设定为国家级自然保护区。科研人员从摸清“家底”开始,对海底古森林遗迹开展科研监测,为保护海洋生态环境提供保障。

“这是科技服务海洋生态环境保护的一个典型案例。”中国科学院海洋研究所研究员李新正表示,过去五年,我国海洋生态环境保护的成果主要体现在海洋保护区的建设和敏感区域的生态修复工程上。

“从海岸向深远海延伸,人类对海洋生态环境的了解越来越少,也越来越迫切,精准而全面的海洋调查,成为实施海洋生态保护最基础、最关键的一步。”李新正说。

在深海,地理环境极为特殊,99%的微塑料可能已到达深海,并随着洋流分布在深海底部的沉积物中。过往的深海探测中,持久性有机污染物、内分泌干扰物等已在马里亚纳海沟被发现,人类活动为深海环境和生态系统带来严重影响。

除此之外,气候变化是当前海洋生态面临的另一个严重威胁。李新正通过科研调查发现,在东海近岸大型底栖生物群落中有一条新路径。此前只在外海才能见到的一些物种出现在这条路径上,而且本地物种都向两侧退却,形成一个形似“三明治”的大型底栖生物群落结构。李新正告诉记者,这是气候变暖影响我国近海生态系统的典型案例。

“由于气候变暖,海水升温,黑潮暖流的实力不断增强,源源不断的外海生物成分被带到东海近海,冲击了原有的土著种的生存环境。”李新正表示。

人类活动与气候变化在加速海洋生态的演变,应对这些挑战,亟须更全面地摸底调查。李新正建议,加强海洋生物基础调查制度建设,细化海洋生物科学数据门类,通过完善海洋保护区内海洋生物多样性保护,带动我国整体海洋生态环境的治理。

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责任编辑:kj005

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