在冰封的北冰洋海底完成“不可能的”考察
這項成果可能回答人類未知的根本性科學(xué)問題 也為保護海洋開拓全新視野
本次“科技成果科普發(fā)布”活動主發(fā)布人張濤
第14次北冰洋科學(xué)考察隊手持的旗幟來自杭州 海洋二所供圖
孩子們與從北極返回的旗幟合影
科學(xué)圓桌會
國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》曾在創(chuàng)刊125周年之際，提出了125個人類未知的根本性科學(xué)問題。而其中最重要的幾個問題，就包括“地球內(nèi)部是如何運行的”。
50多年前，一場地球科學(xué)的革命發(fā)生了。板塊構(gòu)造學(xué)說更新了關(guān)于地球自身的知識，但是關(guān)于地球內(nèi)部構(gòu)造的問題，仍然是個謎。科學(xué)家們已經(jīng)把地球像雞蛋一樣，分為了地殼、地幔、地核，而關(guān)于地球內(nèi)部運行的機制，下一場地球科學(xué)革命何時到來，中國科學(xué)家已經(jīng)有了新的突破。
完成不可能的任務(wù)
顛覆國際傳統(tǒng)理論
在地球的最北端，有一條神秘的海底山脈——加克洋中脊。這里的海水終年冰封，是地球上擴張速度最慢的洋中脊，科學(xué)家們曾經(jīng)認(rèn)為，這里的海底地殼非常薄，幾乎不存在。然而，最近的一項研究徹底顛覆了這一觀點。
半個多世紀(jì)以來，國際海洋學(xué)術(shù)界一直持超慢速擴張洋中脊巖漿供給極度貧瘠的觀點，然而近日在國際頂級期刊《自然》發(fā)表的論文“超慢速擴張加克洋中脊的高變化巖漿增生”，首次證明了超慢速擴張洋中脊巖漿整體超強變化、局部異常豐富的活動特征，極大豐富和完善了全球洋中脊動力演化理論，在全球板塊構(gòu)造領(lǐng)域發(fā)出了中國科學(xué)家的聲音。
11月16日下午，這篇論文的第一作者張濤作為主發(fā)布人，參加了浙江省科協(xié)“科技成果科普發(fā)布”活動，向公眾解讀了這一重磅成果。
張濤通過生動的比喻，將復(fù)雜的科學(xué)原理變得淺顯易懂：“想象一下，地球的表面就像一個巨大的高壓鍋，而大洋中脊就像是高壓鍋上的氣閥。在傳統(tǒng)的理論中，地幔物質(zhì)是被動上涌的，就像有人拿掉了氣閥，使里面的物質(zhì)被動噴出。然而，我們的研究發(fā)現(xiàn)，超慢速擴張洋中脊的情況卻大不相同。在這里，地幔物質(zhì)不僅被動上涌，還會主動上涌，就像高壓鍋內(nèi)的氣體壓力達(dá)到一定程度，主動把氣閥頂了起來，噴出高壓氣體一樣�！辈还苁强焖�、慢速還是超慢速擴張洋中脊，主動和被動上涌雙機制都在共同起作用。
這么重大的研究發(fā)現(xiàn)，為什么此前幾十年間無人達(dá)成呢？原因就在于，北冰洋的加克洋中脊位于北緯85°附近，幾乎常年冰封，放置到海底的探測設(shè)備無法實現(xiàn)有效回收，所以長久以來，去那里查明地殼深部情況、開展大規(guī)模海底主動源探測，一直被認(rèn)為是不可能完成的任務(wù)。
然而，中國科學(xué)家們從未放棄。三年前，中國開始第12次北極科學(xué)考察，團隊借助自主研發(fā)的冰下海底地震儀、海底大地電磁儀、基線定位系統(tǒng)、自治機器人等關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，打破了國際上北極高緯密集冰區(qū)無法開展海底地震探測的斷言，最終也帶回了意想不到的研究數(shù)據(jù)。
張濤自豪地介紹：“我們在冰封海域成功布設(shè)了43臺海底地震儀，回收率高達(dá)97.7%，這是國際上首次在如此惡劣的環(huán)境下完成的大規(guī)模海底地震探測。通過這些數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)加克洋中脊的地殼厚度竟然超過了9公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)理論的預(yù)測�！边@意味著，即使是擴張速度最慢的洋中脊，也可能存在豐富的巖漿活動。
這項成果不僅改變了我們對海洋地殼的認(rèn)知，還可能改變對超慢速擴張洋中脊礦產(chǎn)勘探的思路，為人類認(rèn)識海洋、經(jīng)略海洋、保護海洋開拓全新視野。
三位科學(xué)家亮相圓桌會
科學(xué)讓遙遠(yuǎn)的極地不再“遙遠(yuǎn)”
成果發(fā)布后是圓桌環(huán)節(jié)，中國第12次北極科學(xué)考察地球物理隊書記王葉劍研究員和中國第13、14次北冰洋科學(xué)考察大洋隊副隊長、地質(zhì)地球物理隊隊長沈中延副研究員也加入了討論，他們和張濤一起向公眾分享了只有親身經(jīng)歷過極地考察的人才能講述的科學(xué)探索經(jīng)歷和感悟。
極地看似離我們物理距離很遠(yuǎn)，但關(guān)注度一直非常高。談到極地科考對于全球氣候變化研究以及地球的可持續(xù)發(fā)展的重要意義時，張濤舉了一個生動的案例：2008年“中國有氣象記載以來最嚴(yán)重的一場雪災(zāi)”，就和極地的西伯利亞寒潮有關(guān)。
而人類的行為，也在持續(xù)影響著千里之外的兩極。沈中延是研究歷史北極圈冰川的，接下來也要出發(fā)去南極科考。在現(xiàn)場，沈老師也和大家聊到了全球變暖、冰川融化等大家非常關(guān)注的科學(xué)話題。
1985年，《紅旗》雜志發(fā)表社論《南極精神頌》，首次提出愛國、求實、創(chuàng)新、拼搏的“極地精神”，這四個詞語背后是一代代極地科考隊員的前赴后繼和薪火傳承。在談到“極地精神”時，每位老師都有著自己的體會：那些炮聲隆隆的不眠之夜、最長55個小時連續(xù)作業(yè)不睡覺、駕駛臺步行三萬多步走到腿抽筋、遲遲找不到OBS（海底地震儀）的焦慮，還有在后甲板凍得臉色青白的科研工作者……王葉劍回憶道：“在北極的冰天雪地中，我們不僅要面對極端的自然環(huán)境，還要克服設(shè)備故障和技術(shù)難題。每一次成功的數(shù)據(jù)回收，都是團隊智慧和毅力的結(jié)晶�！闭怯辛诉@些科學(xué)家的凝心聚力，才有這次重磅的成果亮相。
為了讓觀眾更加直觀地了解極地科考的成果，王葉劍帶來了幾件珍貴的實物展示�！斑@是中國第一批海底火山熔巖的樣品，黃色的這種是它周圍可能有礦產(chǎn)資源，黑黝黝的這種是火山爆發(fā)炸出來的”，還有一塊來自北冰洋4000米左右水深的加克洋中脊火山口附近的火山熔巖，引起了大家的嘖嘖稱奇，“這是通過我們的‘電視抓斗’技術(shù)獲得的�！�
在現(xiàn)場互動的環(huán)節(jié)，除了對于成果的好奇，大家的提問也五花八門：“在海底為什么火山還能噴發(fā)？”“南北極有植物嗎？”“海底到底有多少火山”……還有小朋友好奇地發(fā)問：“你們是怎么挖黃金的呢？”王葉劍笑著解釋：“深海海底確實蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源，包括黃金。但開采這些資源面臨許多技術(shù)和環(huán)境上的挑戰(zhàn)。首先，地質(zhì)學(xué)家需要通過各種手段預(yù)測礦產(chǎn)的位置；然后，利用先進的深海設(shè)備進行開采。這是一個復(fù)雜且漫長的過程。”
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