作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2024/5/27 17:01:37
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美国首次在海洋4500米以下进行载人研究考察

 

在北太平洋,通往阿留申海沟的海底斜坡被认为充满了蠕虫、蛤蜊、海葵和无数依靠沉积物中冒出的甲烷而繁衍生息的微生物。“人们知道它们在那里,但没有人仔细看过。”美国加州大学圣地亚哥分校海洋生态学家和生物学家Lisa Levin谈到深海生物时说。原因之一是美国标志性的研究潜水器“阿尔文”号无法下潜到足够深的地方。

美国深海研究潜水器“阿尔文”号。图片来源:HANNAH PIECUCH


现在,Levin终于要与超凡脱俗的深海生态系统面对面了。据《科学》报道,一项耗资5000万美元的升级工程,将使“阿尔文”号能够下潜至6500米深。Levin的任务是对阿拉斯加海岸的甲烷渗漏进行调查,这将标志着美国首次在4500米以下进行载人研究考察,这也是潜水器以前的深度限制。

这一深度限制使得“阿尔文”号只能到达约68%的海底。但凭借更厚的钛壳船体和更强的密封性,“阿尔文”号现在可以到达99%的海底——大致相当于亚洲、非洲、欧洲、澳大利亚和北美的面积总和。

阿拉斯加探险队成员、美国西方学院海洋生物学家Shana Goffredi说,更深的深度将让科学家看到新的生物和生态系统。此前,Goffredi研究了较浅甲烷渗漏周围的生命,比如能够将甲烷转化为能量的共生微生物——蠕虫。现在,她想看看阿留申海沟附近约5000米深处这一更极端的环境下会有哪些生物生存。“这是这次探险最令人兴奋的事情之一。”

美国波士顿大学的环境微生物学家Jeffrey Marlow说,“阿尔文”号可以下潜到更深的范围,将使深海平原等地点触手可及。在深达6000米、平坦的、覆盖着沉积物的广阔海底,点缀着土豆大小的岩石,富含有价值的矿物质,使它们成为矿业公司的主要目标。但人们对这一区域可能面临风险的生物知之甚少。

从20世纪80年代开始,法国、俄罗斯、日本和中国建造了可以将科学家带到6500米深处的潜水器。2020年,中国推出了“奋斗者”号,能够携带三人下潜到1万米深海。私人拥有的潜水艇也表现出类似壮举。2012年,《泰坦尼克号》导演James Cameron驾驶狭窄的单人“深海挑战者号”潜到地球上已知最深的地方——深度达10898米。

美国则奋力追赶。目前的升级是由“阿尔文”号项目的主要资助者美国国家科学基金会于2004年授权。由于成本超支和技术困难,原定于2007年用一艘价值2200万美元的全新潜水艇取代它的计划落空了。“只能说这不是我们最棒的时刻。”工程师、Hydrospace Group公司创始人Will Kohnen说。他在监督该项目的委员会工作了近十年。

潜艇的管理人员转而对现有机器进行检修,但进展缓慢。与此同时,美国扩大深海研究能力的努力在2014年再次受挫,当时耗资800万美元的新型机器人船Nereus在潜水至1万米时发生爆炸。

现在,美国终于重新加入了深潜国家俱乐部。除了新加固的船体外,升级的“阿尔文”号还拥有更宽敞的内部空间、更新的摄像头,以便使科学家能够更好地观察。

不过,“阿尔文”号触及不到的1%的海洋可能听起来不多,但它代表了海洋总深度的近一半。为了进一步扩大科学家的研究范围,美国各机构选择了机器人。在阿拉斯加探险中,“阿尔文”号将由两辆能够到达海洋最低点的新型自动驾驶车辆(AUV)同行。

美国伍兹霍尔海洋研究所的深海生物学家Tim Shank解释说,这些新设备是在Nereus灾难之后建造的,其更换成本相对较低。Shank说,除了阿留申海沟,两辆AUV将在晚上航行到海底,绘制该地区的地图,并确定“阿尔文”号白天参观的最佳地点。这些机器还能够进行自行研究,提取沉积物岩心,拍摄高分辨率照片,并携带海洋化学传感器。

 

 

 
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