潛心探索地球深部的奧秘(邁向“十五五”的創新圖景)

2025-12-15 10:26:51 來源:金台資訊
        【每日科技網】
潛心探索地球深部的奧秘(邁向“十五五”的創新圖景)

  2025年9月,北緯85度,北冰洋。海風裹挾着浮冰的凜冽氣息呼嘯而過,舷窗外是漫無邊際的白色冰原。作為一名與岩石打了20餘年交道的海洋地質科研人員,我第一次踏上如此高緯度的極地疆域。我們此行的目的地,并非冰面之上的極北風光,而是冰層之下5000多米的深海深淵——那裡沉睡着地球深部演化的核心密碼,也是“十五五”規劃中深海極地探索戰略的重要靶向區域。

  當我乘坐的“奮鬥者”号載人潛水器緩緩沒入冰冷的海水,舷窗外的光線随深度遞增一點點被黑暗吞沒,内心的激動終究壓倒了對未知的忐忑。這次曆時98天的北極科考,我們團隊依托我國自主設計建造的首艘破冰科考船“探索三号”,在海冰覆蓋率超80%的加克洋中脊,成功完成密集冰區連續載人深潛,這一突破不僅填補了我國在北極超慢速擴張脊科考的空白,更踐行了“十五五”規劃中強化深海極地考察支撐的戰略要求。

  位于北極的加克洋中脊,是地球擴張速率最慢的區域之一,被科學界稱為“超慢速擴張脊”,每年僅向兩側分離不到20毫米。這裡是地幔物質上湧的關鍵通道,隐藏着地球内部結構演化的核心秘密,更是解讀地球數十億年演化曆史的“關鍵拼圖”。在過去漫長的科研曆程中,厚厚的海冰如同天然屏障,讓這片區域成為人類深海探索的“無人區”,而突破這道屏障,正是我國深海極地考察向縱深推進的重要目标。

  在北極開展深潛作業,每一步都充滿未知挑戰。其中,如何讓潛水器精準從冰縫中上浮回收,是我們面臨的首要難題。在常規海域,潛水器完成下潛後浮出水面即可被母船快速回收;但在北極,海面漂浮的厚重海冰随洋流不斷漂移擠壓,潛水器上浮時若頭頂被冰層封堵,後果不堪設想。我至今清晰記得第一次下潛回收時的焦灼:我們在母船上反複搜尋合适的出水點,足足耗費3個多小時。對深潛作業而言,潛水器的電量就是生命線,每一分鐘的拖延都在放大風險,這也讓我們深刻意識到,極地科考的突破,既要靠裝備硬實力,更要靠模式創新。

  困境之中,年輕的科考團隊迸發了創新靈感:既然“船找潛器”的傳統模式行不通,那就反向構建“潛器找船”的協同體系。我們讓“探索三号”憑借雙向破冰能力開辟固定作業水域,再通過先進的水聲通信系統,向水下的“奮鬥者”号實時傳輸母船位置數據,指引潛水器精準追蹤、從冰縫中安全上浮。這套首創的密集冰區“船潛協同”移動式冰潛模式,不僅将回收時間壓縮至1小時内,更建立了極地深潛的安全作業标準,為“十五五”期間規模化極地科考積累了關鍵經驗。

  在第418和第421潛次中,我們的核心任務是用機械手采集玄武岩樣品——這些從地幔深處噴湧而出的岩石,記錄着岩漿演化的化學印記,能幫我們揭開地幔物質如何塑造海底世界的奧秘。為了減少艙内如廁的不便,我們在下潛前刻意控制飲食和飲水,在狹小的球艙裡持續工作9個小時。但當借着潛水器的燈光,親眼看到幽暗海底中那些新鮮的玄武質熔岩時,所有的疲憊都煙消雲散:那是來自地球深部的“饋贈”,更是破解地球演化謎題的鑰匙。

  這次科考之旅,我們不僅要對抗極端環境的考驗,更要克服孤獨與未知的挑戰。漫長的極晝裡,太陽始終懸在地平線附近,打亂了正常的作息節律;途中遭遇的13級超級風暴,讓科考船劇烈颠簸,不少隊員暈船到無法站立;更有40多天時間,我們處于完全無網絡信号的“隔絕狀态”。但大家從未停下探索的腳步,我們創辦内部學術刊物、定期開展讨論會,在思想的碰撞中消解孤獨,用對科學最純粹的熱愛抵禦艱難。而這一切能夠順利推進,離不開國産裝備體系的“硬核支撐”——從“探索三号”以2節航速破除1.2米厚冰層的破冰能力,到“奮鬥者”号經過極區适應性改造後,在低溫、無衛星信号環境下的精準導航與作業能力,“十四五”期間我國深海裝備的跨越式發展,為“十五五”深海極地考察築牢了基礎。

  回到三亞的實驗室,看着那些裹着深海沉積物的北極岩石樣本,我愈發清晰地認識到:海底的故事遠未講完,地球深部的奧秘仍待探索。“十五五”規劃将深海極地考察納入戰略重點,既彰顯了國家對前沿科學探索的重視,也為我們科研工作者指明了方向。深海科研從來不是孤軍奮戰,它需要地質、物理、海洋、裝備等多學科交叉,更需要多單位協同攻關。展望未來,我們期待建立更高效的跨領域交流共享機制,讓更多科研工作者參與到極地樣品與數據的研究中來,共同編織一張覆蓋全球的深淵科考探索網,為我國深海極地考察支撐保障體系的完善貢獻力量。

  (作者為中國科學院深海科學與工程研究所研究員,本報記者孫海天采訪整理)

  ■記者手記:破冰,駛向更遠的深藍

  深海、極地,這兩個詞在普通人心中總是與神秘浪漫相連。但對一線科研人員而言,它們更多意味着枯燥與艱辛:在“奮鬥者”号狹小的球艙裡連續工作9個小時,為了任務甚至不敢多喝水;在零下十幾攝氏度的後甲闆操作設備,海風吹在臉上如刀割般疼痛;在13級風暴中,整船人暈船到無法站立,卻仍要堅守數據監測崗位……

  支撐科研人員一次次奔赴深藍的,是什麼?田麗豔的答案樸實卻有力量:“如果不熱愛,堅持不下來。”這份熱愛,源于對未知世界的好奇,更來自攻破難題、發現新知時的極緻喜悅。從“十四五”期間“奮鬥者”号萬米深潛紀錄的創造,到“探索三号”破冰能力的突破,再到如今北極密集冰區連續深潛的成功,每一次向“不可能”發起的挑戰,都是一代代科研工作者熱愛與堅持的接力。這支平均年齡不到35歲的科考團隊,從最初摸索經驗到實現一天一潛的從容,不僅完成了技術突破,更實現了自我超越。

  “十五五”規劃将深海極地考察納入戰略重點,為我國深海科研指明了更清晰的方向。中國科研人員正用最樸素的熱愛,在地球最北端鑿開冰層,為探索地球深部奧秘打開新的窗口。這份熱愛與堅守,終将助力我們駛向更遠的深藍,在深海極地探索的賽道上書寫更多中國篇章。

  ■延伸閱讀:先進裝備體系如何破解極地深潛難題

  北極海域常年被海冰覆蓋,低溫、密集冰區、無衛星信号等極端環境,對科考裝備的全體系“極地适應能力”提出嚴苛要求。此次科考的成功,離不開我國“十四五”期間構建的深海極地裝備體系支撐。

  作為我國首艘自主設計建造的載人深潛作業母船,“探索三号”長約104米、排水量約1萬噸,具備雙向破冰能力,可在2節航速下破除1.2米厚的冰層,為潛水器精準開辟作業窗口;經過極區适應性改造的“奮鬥者”号萬米載人潛水器,優化了低溫環境下的動力系統與導航模塊,即便在無衛星信号的深海,也能通過水聲通信實現精準定位與作業。

  依托這套裝備體系,科考隊成功建立極區極端環境下“奮鬥者”号載人深潛作業規程,開創密集冰區“船潛協同”移動式冰潛新模式,實現潛水器精準導引、安全上浮,使我國成為全球唯一在北極密集海冰區開展連續載人深潛的國家。此次采集的珍貴水體、沉積物、岩石和生物樣品,将為深入研究北極氣候快速變化、極區生命演化适應機制等提供重要科學支撐,也為“十五五”深海極地考察支撐保障體系的完善積累了核心數據。

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