中國科考船打響南極海洋地質調查“新年首炮”

當地時間2016年12月31日凌晨3時30分，中國科考船“海洋六號”駛抵南緯60度、西經60度附近海域，開始了為期45天、跨年度的中國第33次南極科考海洋地質和地球物理調查。

這是中國時隔26年再次開展以綜合地質和地球物理調查為重點的國家專項南極科考調查，也是2017年新年到來之際，我國海洋科考的“地質首炮”。

十秒一炮

南極正值夏季，陽光燦爛，精心選擇的工區海況良好。在“海洋六號”首席科學家助理趙慶獻指揮下，年輕的中國科考隊員們將焊接在巨大鋼架上的高壓氣槍投入南極冰海之中，以十秒一次的頻率發射“氣炮”，形成的聲波可以被船后的電纜捕捉，從而測量出詳盡的海底地層結構。

接下來，“海洋六號”還將開展多波束、淺剖、重力柱、地熱和溫鹽深測量等科考調查項目。中國地質調查局廣州海洋地質調查局副總工程師、“海洋六號”南極科考航次首席科學家何高文說，與26年前由“海洋四號”科考船執行的首次同類任務相比，此次調查無論是研究區范圍，還是科考的深度與精度，都實現了跨越式進步與提升，填補了多方面空白。

1990年至1991年，參與執行第7次南極科考任務的“海洋四號”完成了對南設得蘭群島以南海域布蘭斯菲爾德海峽的調查。此次科考則主要在南設得蘭群島以北區域進行，研究范圍大幅擴展，有望實現對一個從海溝到島弧、再到弧后盆地的完整的“溝弧盆體系”的詳細勘察。

在電纜設備方面，趙慶獻介紹說，和26年前采用模擬信號電纜、鋪設9道信號通道相比，此次調查采用了遍布電子模塊的數字信號電纜，信號通道達96道。按照道間距12.5米計算，“海洋六號”在南極海域排列出的是一張1200米長、300米定深的“大網”，能清晰掃描海底1000米以下的地層結構。

在海底取樣方面，“海洋四號”的取樣能力非常有限，而“海洋六號”使用了9米重力取樣管，最大作業能力可達18米深。此外，“海洋四號”不具備海底熱流探測能力，而“海洋六號”的重力取樣管上安裝了一系列熱流探針，這些溫度傳感器就像海洋體溫計一樣，可以準確測出深海熱流。

直面挑戰

此次“海洋六號”的科考活動屬于中國第33次南極科考組成航次，也是這艘重4600多噸、已經有7年船齡的科考船赴南極海域的“處女航”。

這艘科考船匯集了40多名來自全國海洋科學、海底科學研究領域的精英人才，他們中絕大多數是“80后”甚至“90后”，不少人都是第一次赴南極科考。

挑戰是顯而易見的。南極地理環境復雜，氣候變化萬端，突如其來的風浪和常年的寒冷低溫都是“海洋六號”和這支中國海洋地質科考隊伍所沒有經歷過的。此外，由于這一科考領域整體處于國內空白、國際公開資料稀少狀態，沒有現成經驗可以借鑒，需要科考人員自行摸索。

“電纜投放不僅取決于海水的溫度，還取決于海水的鹽度，否則就會失衡，這個度怎么把握，我們都只有紙面數據，沒有實際經驗。我們也從沒有遇到過浮冰，雖然準備了預案，但是效果怎樣還要等實踐來檢驗，”趙慶獻說。

邁向未來

南極，這塊位于地球最南端的大陸，至今仍顯得神秘而迷人。在科考人員看來，這里蘊藏著許多與地球和人類息息相關的科學奧秘，有待挖掘和破解。

“人類之所以高度重視極地研究，一個重要原因就是南極和北極都最為‘敏感’，也最為單純，它們也是影響全球環境變化的最重要的調節器。從全球變暖到冰雪融化、海平面上升，人類生存與極地變化息息相關，”何高文說。

在“海洋六號”此次航程中，來自同濟大學的肖文申就承擔著與海洋環境變化相關的課題。他說，通過對南極的研究，可以對比研究人類活動對地球的影響，“這里是我們其他區域環境演化最好的地質參考坐標和衡量基準”。

據介紹，“海洋六號”的工作就類似于給南極海域的海底“做CT”、“抽驗血”、“量體溫”，多管齊下，最終形成翔實的地層結構報告，給后續極地與全球環境和地質演變研究提供基礎數據。

目前，中國正在從極地研究大國向極地研究強國邁進，新的極地科考破冰船、極地科考站都在籌劃和建設中。外界普遍認為，這意味著中國極地研究將進一步加快空白填補過程、加強專業化方向突破、實現多領域的追趕與領先。

“從第一次南極專項地質與地球物理調查到第二次，隔了26年，但我相信下一次的間隔不會這么長，積累了經驗的‘海洋六號’將做好再次探查極地的充分準備，”何高文說。