破冰深潛北極5000米!中國科研人叩問地球深部奧秘,繪就“十五五”深海探索新圖景

2025-12-16 09:55:15 來源:光明網
        【每日科技網】
破冰深潛北極5000米!中國科研人叩問地球深部奧秘,繪就“十五五”深海探索新圖景

  12月15日訊 “強化深海極地考察支撐保障體系。”“十五五”規劃建議中的明确部署,為我國深海極地科研事業錨定了前進方向。2025年9月,北緯85度的北冰洋,海風裹挾着浮冰的凜冽氣息呼嘯而過。作為一名與岩石相伴20餘年的海洋地質科研人員,我随科考團隊登上我國自主設計建造的首艘破冰科考船“探索三号”,開啟了曆時98天的北極科考征程。我們的目标,是穿透超過80%海冰覆蓋率的阻隔,抵達冰層之下5000多米的加克洋中脊深淵,叩問地球深部的演化密碼。

  極限挑戰:在北極冰海開辟深潛之路

  當“奮鬥者”号載人潛水器緩緩沒入冰冷的海水,舷窗外的光線逐漸被黑暗吞噬,内心的激動徹底壓倒了對未知的忐忑。此次科考的核心區域——加克洋中脊,是地球擴張速率最慢的“超慢速擴張脊”之一,每年向兩側分離不足20毫米。這裡封存着地幔物質上湧的核心秘密,是解讀地球演化曆史的“關鍵拼圖”,而厚重且不斷漂移的海冰,長期以來都是探索這裡的天然屏障。

  北極深潛,最大的難題莫過于潛水器的精準上浮與回收。在常規海域,潛水器完成作業後浮出水面即可被母船回收,但在北極,漂浮的厚重海冰随洋流不斷擠壓,一旦潛水器上浮點被冰層封堵,後果不堪設想。記得第一次下潛回收時,我們在母船上焦急搜尋合适的冰縫出水點,足足耗費了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。

  困境之下,平均年齡不到35歲的年輕科考團隊另辟蹊徑:既然“船找潛器”行不通,便切換為“潛器找船”模式。母船憑借雙向破冰能力開辟穩定作業水域,再通過先進的水聲通信系統,為水下的“奮鬥者”号提供精準導航,指引其追蹤母船位置,從冰縫中安全上浮。這套創新的密集冰區“船潛協同”移動式冰潛模式,不僅破解了極區深潛的核心難題,更讓我們實現了從摸索經驗到一天一潛的從容作業,使我國成為世界上唯一在北極密集海冰區開展連續載人深潛的國家。

  深海尋蹤:每一份樣品都是地球的“密碼信”

  在第418和第421潛次作業中,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,記錄着岩漿塑造海底世界的全過程。為了減少艙内如廁的不便,我們在下潛前總要嚴格控制飲食和飲水,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玄武質熔岩的獨特形态時,所有的疲憊都煙消雲散。

  此次北極科考的收獲遠不止于此。團隊不僅采集到一批珍貴的水體、沉積物、岩石和生物樣品,還通過“奮鬥者”号的高清影像設備及AI識别技術,初步發現北極部分海域底栖生物的密度、多樣性和個體體型,在幾十至上百公裡空間範圍内存在顯著差異,這一現象或與海底地形地貌及水深密切相關。更重要的是,我們還探測到疑似麻坑、溶蝕孔洞、碳酸鹽岩及大規模條帶狀貝類遺迹,這些痕迹表明調查區域可能存在曆史性冷泉噴發,為研究北極地質曆史時期的甲烷運移通道提供了關鍵線索。

  科考途中的考驗從未停歇。我們經曆了漫長的極晝,遭遇過高達13級的超級風暴,更有40多天處于完全無網絡信号的隔絕狀态。但團隊成員始終鬥志昂揚,我們創辦内部刊物、定期召開學術讨論會,在交流碰撞中深化對科考數據的認知。支撐我們堅持下去的,除了對科學的純粹熱愛,還有國産裝備的“硬核實力”——“探索三号”能以2節航速破除1.2米厚的冰層,為作業開辟窗口;經過極區适應性改造的“奮鬥者”号,可在低溫、無衛星信号環境下精準作業,成為我們探索深海的可靠夥伴。

  展望“十五五”:織就全球深淵科考探索網

  回到三亞的實驗室,看着眼前這些來自北極深海的樣品,我深深明白,海底的故事才剛剛開篇。深海科研從來不是孤軍奮戰,而是需要地質、生物、海洋物理等多學科交叉,以及多單位、多團隊的協同發力。此次北極科考中,從“探索三号”的破冰保障到“奮鬥者”号的深潛作業,從AI影像識别到地質樣品分析,正是多學科協作的生動實踐。

  面向“十五五”,“強化深海極地考察支撐保障體系”的規劃要求,為我們指明了前進方向。我們期待建立更高效的跨學科交流共享機制,讓更多科研工作者參與到極地樣品和數據的研究中來;希望進一步完善深海極地裝備體系,提升極端環境下的探測能力;更渴望聯合全球科研力量,編織一張覆蓋全球的深淵科考探索網,深入探究北極氣候快速變化、極區生命演化适應機制等重大科學問題,為人類認識地球、保護地球提供中國智慧與中國方案。

  從“蛟龍”号實現我國首次載人深潛北極冰區下潛,到“奮鬥者”号完成密集冰區連續深潛,中國深海科研人正以熱愛為帆、以創新為槳,在地球最北端的冰海中不斷突破。面向未來,這份對未知的探索熱情,必将助力我國深海極地科研事業駛向更遠的深藍,在探索地球深部奧秘的征程上書寫更多精彩篇章。

  記者手記:破冰前行,逐夢深藍

  深海與極地,對普通人而言充滿浪漫與神秘,但對科研人員來說,更多的是枯燥與艱辛:零下十幾攝氏度的後甲闆上,海風吹在臉上如刀割般疼痛;狹小的潛水器球艙内,長時間堅守需克制基本生理需求;超級風暴中,暈船到無法站立仍是常态。

  “如果不熱愛,堅持不下來。”科考隊員田麗豔的話,道出了所有深海科研人的心聲。這份熱愛,源于對未知的好奇,更源于突破難題、發現新知的喜悅。從無先例可循到形成成熟作業模式,這支年輕的科考團隊在實戰中成長,用堅持與堅守在北極冰海鑿開了一扇探索地球深部的窗戶。

  “十五五”的大幕即将拉開,深海極地科研的征程仍在繼續。相信這份跨越山海的熱愛與堅守,将指引中國科研人不斷突破極限,在探索深藍的道路上走得更遠、更穩,為人類探索地球奧秘貢獻更多力量。

  延伸閱讀:先進裝備如何破解極地深潛難題

  北極海域極端惡劣的環境,對科考裝備的全體系“極地适應能力”提出了嚴苛要求。“十四五”時期,我國深海科技裝備實現快速發展,為極地深潛突破奠定了堅實基礎。

  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,可在密集冰區開辟穩定的作業水域,為潛水器提供安全的保障平台。“奮鬥者”号萬米載人潛水器則經過一系列極區适應性改造,優化了低溫環境下的動力系統與導航系統,即便在無衛星信号的深海,也能通過水聲通信實現與母船的精準聯動。

  在此基礎上,科考隊建立了極區極端環境下“奮鬥者”号載人深潛作業規程,創新推出“船潛協同”的移動式冰潛新模式,實現了潛水器的精準導引與安全上浮。這些突破不僅提升了我國深海進入和探測能力,更使我國在北極密集冰區深潛領域實現“從無到有、從有到優”的跨越,彰顯了我國深海科技的自立自強。

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