馳騁萬(wàn)米海域的東方紅2號(hào)科考船

東方紅 2 號(hào)船（供圖 / 宋振杰）

探索地球第四極

海洋的最深處馬里亞納海溝水深11000多米，陸地的最高峰珠穆朗瑪峰海拔8844米，如果馬里亞納海溝吞下整個(gè)珠穆朗瑪峰后還有2000多米的富余。馬里亞納海溝是目前已知的最深海域，也是地球上最后尚未被完全勘測(cè)的區(qū)域，這里水壓高、完全黑暗、溫度低、含氧量低，且食物資源匱乏，因此成為地球上環(huán)境最?lèi)毫拥膮^(qū)域，被稱(chēng)為地球第四極。

地球作為我們賴(lài)以生存的家園，海洋就在我們家門(mén)口，然而我們對(duì)深海大洋的了解要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于對(duì)太空的了解。直到回聲測(cè)深技術(shù)應(yīng)用到海洋領(lǐng)域后，人們才對(duì)馬里亞納海溝的深度取得了相對(duì)精確的測(cè)量結(jié)果。1951年，著名科學(xué)考察船挑戰(zhàn)者號(hào)利用聲吶探測(cè)出馬里亞納海溝的深度為10863米，隨著聲吶技術(shù)的改進(jìn)，蘇聯(lián)人在1957年給出了海溝的精確深度為11034米。

浮標(biāo)觀測(cè)為常見(jiàn)的海洋觀測(cè)方式之一

地球表面最高峰與海洋最深處的對(duì)比

探測(cè)出了海溝的深度，人類(lèi)便試圖開(kāi)始對(duì)這片未知區(qū)域一探究竟。在過(guò)去幾十年中，海洋觀測(cè)手段取得了突飛猛進(jìn)的技術(shù)進(jìn)步。常見(jiàn)的海洋觀測(cè)方式有潛浮標(biāo)觀測(cè)、自主剖面浮標(biāo)、遙感觀測(cè)和調(diào)查船觀測(cè)等。潛浮標(biāo)只能獲得單點(diǎn)的時(shí)間序列，但其仍然局限于空間范圍;自主剖面浮標(biāo)可以以10天為間隔提供幾乎全球范圍的觀測(cè)數(shù)據(jù)，但目前僅限于2000米以上水體，全球海洋有52%的體積不能通過(guò)剖面浮標(biāo)進(jìn)行取樣觀測(cè);衛(wèi)星觀測(cè)以相對(duì)較高的時(shí)間分辨率提供全球覆蓋，但僅限于海洋表面。因此，要想獲得高分辨率全水柱特別是馬里亞納海溝這一深度的精確海洋參數(shù)，基于海洋調(diào)查船的測(cè)量仍然是唯一方法。

身披利器的東方紅2號(hào)船

中國(guó)海洋大學(xué)擁有的3500噸級(jí)東方紅2號(hào)船，于1996年投入使用，船舶性能和裝備均達(dá)到國(guó)際同類(lèi)調(diào)查船的先進(jìn)水平。船長(zhǎng)96 米，船寬15 米，吃水5.5 米，雙主機(jī)，可調(diào)距槳，航速0.5～15 節(jié)可調(diào)，經(jīng)濟(jì)航速10節(jié)，續(xù)航力13000海里，自持力60天，定員196人。該船裝備先進(jìn)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達(dá)避碰系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、救生消防系統(tǒng)等。船舶設(shè)有15個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，總面積325 平方米，船甲板作業(yè)面積達(dá)330平方米，可同時(shí)開(kāi)展物理海洋、海洋氣象、海洋物理、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)、海洋生物、海洋遙感等多學(xué)科海上調(diào)查和綜合研究工作。

近幾年，中國(guó)海洋大學(xué)先后在東方紅2號(hào)船裝備了海鳥(niǎo)911Plus溫鹽深剖面儀（CTD）及10000米鎧裝電纜絞車(chē)、SBE25自容式CTD、RDI75k相控陣走航式聲學(xué)多普勒流速剖面儀、6000米投放式聲學(xué)多普勒海流剖面儀（LADCP）、船載海浪監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、CAP6600淺地層剖面儀、EM122萬(wàn)米多波束系統(tǒng)、海洋重力儀等國(guó)際最先進(jìn)海洋多學(xué)科觀測(cè)儀器設(shè)備，同時(shí)還裝備了10000米CTD專(zhuān)用絞車(chē)，3000米水文絞車(chē)、1500米生物絞車(chē)、6000米地質(zhì)絞車(chē)等甲板取樣設(shè)備，能夠滿(mǎn)足多學(xué)科海洋綜合調(diào)查的需求。

向萬(wàn)米深海進(jìn)軍

2017年年初，東方紅2號(hào)船向海溝進(jìn)發(fā)，開(kāi)啟了進(jìn)軍萬(wàn)米海域的新征程。水深大于6000米的海域被稱(chēng)作深淵，深淵水體孕育了豐富且獨(dú)特的微生物類(lèi)群，其群落結(jié)構(gòu)與近代所了解的上層海水完全不同。本航次中獲取了多個(gè)海溝內(nèi)深度為10500米的珍貴水樣和底質(zhì)沉積物樣品，為揭開(kāi)世界最深處水體的神秘面紗和深入理解深淵海溝的生命過(guò)程提供了重要研究資料。

船上最長(zhǎng)的鋼纜只有10000米，是如何取到10500米的樣品的呢？原來(lái)，由于當(dāng)時(shí)海上條件有限（東方紅2號(hào)船沒(méi)有動(dòng)力定位系統(tǒng)，在海上作業(yè)期間只能隨波逐流，導(dǎo)致鋼纜下放過(guò)程纜繩的姿態(tài)是傾斜的），科學(xué)家們通過(guò)自主設(shè)計(jì)的采水裝置在鋼纜末端接上了長(zhǎng)1000米的凱夫拉纜（一種高強(qiáng)度纖維纜），然后利用船上機(jī)械設(shè)備和人工輔助的方式，才把取樣器成功放到海底并取到樣品。取樣過(guò)程中，絞車(chē)的出纜速度為1米/秒，樣品的采集要經(jīng)歷放纜和收纜，加上準(zhǔn)備和取樣時(shí)間，一個(gè)站位采集一次樣品至少需要10個(gè)小時(shí)。取上來(lái)的樣品除了用做科學(xué)研究外，還在中國(guó)海洋大學(xué)檔案館內(nèi)留存了一小部分做成標(biāo)本。

承前啟后的東方紅3號(hào)船

作為新一代深遠(yuǎn)海綜合海洋考察實(shí)習(xí)船，東方紅3號(hào)船于2019年5月投入使用。為了開(kāi)展深遠(yuǎn)海特別是未知海溝的進(jìn)一步調(diào)查和探究，東方紅3號(hào)船專(zhuān)門(mén)配備了各種萬(wàn)米級(jí)的調(diào)查神器，包括全球最先進(jìn)的聲學(xué)探測(cè)設(shè)備萬(wàn)米單波束、高分辨率萬(wàn)米多波束和全海深淺地層剖面儀，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)萬(wàn)米水深下的海洋地形地貌和底質(zhì)類(lèi)型的初步勘探。為了取得深海樣品，全船配備了四臺(tái)不同類(lèi)型的纜長(zhǎng)為12000米的絞車(chē)，可以實(shí)現(xiàn)深海水樣、沉積物樣和生物樣品的采集。為了保證取樣成功，東方紅3號(hào)船安裝了動(dòng)力定位系統(tǒng)（DP），利用船舶動(dòng)力動(dòng)態(tài)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)船舶穩(wěn)定在預(yù)設(shè)站位上。

東方紅 3 號(hào)船（供圖 / 宋振杰）

2020年6月，東方紅3號(hào)船將執(zhí)行馬里亞納海溝航次，屆時(shí)將會(huì)對(duì)船舶在萬(wàn)米水深海域的調(diào)查性能做一個(gè)檢驗(yàn)，對(duì)整個(gè)海溝剖面數(shù)據(jù)做一個(gè)完整調(diào)查。會(huì)有什么新的發(fā)現(xiàn)呢？我們拭目以待！

（責(zé)任編輯 /岳萌? 美術(shù)編輯 / 周游）