深海探“寶”

李佳玲 尹婷婷

科學家如何深海馭“龍”尋寶？可自動行駛至最大水深514米的智能采礦車——“鯤龍500”長什么樣？它是如何工作的？本期《走進實驗室》欄目，放學君帶領(lǐng)同學們來到深海礦產(chǎn)資源開發(fā)利用技術(shù)國家重點實驗室海洋科技中心，去一探究竟。

海底藏了什么“寶”

走進以藍為主色調(diào)的海洋科技中心，同學們仿佛置身蔚藍的大海，好奇地四處觀察著。

“同學們，我們實驗室作為深海礦產(chǎn)資源開發(fā)利用領(lǐng)域唯一的國家重點實驗室，主要負責海底礦石的采集、輸送、加工以及裝備的研制?！焙Ｑ罂萍贾行牡睦钋嗬蠋煙崆榈刈叩酱蠹疑磉叄瑸橥瑢W們講解起來。

跟隨李老師的腳步，大家來到一面可操控的大屏幕前，屏幕上藍綠相間并不停變化的畫面吸引了同學們的注意?！斑@是實時監(jiān)測海洋氣象的嗎？”“綠色的是什么呢？風速？”同學們你一言我一語，好奇心爆棚。李老師笑了，指著藍色區(qū)域說：“這就是國際礦區(qū)，礦產(chǎn)資源聚集的地方，這片礦區(qū)處于兩個斷裂帶之間，所以非常適合錳結(jié)核的生長?！?/p>

“什么是錳結(jié)核？”同學們紛紛小聲討論著?！昂Ｑ笫侨祟惖木薮髮殠欤N藏著大量的資源，除海水中氫、氧、氯、鈉、鎂、鈣、鉀、金、鈾、溴、碘等80多種元素外，海底礦產(chǎn)資源亦極為豐富。海灘中的砂礦、磷鈣石和海綠石，深海底的錳結(jié)核和重金屬軟泥以及基巖中的礦脈等統(tǒng)稱為海底礦產(chǎn)。目前，我們比較關(guān)注5種深海海底礦產(chǎn)資源，分別是錳結(jié)核（多金屬結(jié)核）、多金屬硫化物、富鈷結(jié)殼、富硒土的沉積物以及天然氣水合物。”

心中的疑惑得到了解答，同學們的臉上掛滿了笑容。

“海底土豆”是什么

走近礦產(chǎn)資源展臺，同學們發(fā)現(xiàn)桌上擺放著大小不一、形狀各異的礦物質(zhì)，定睛一看，分別是錳結(jié)核、富鈷結(jié)殼、海底熱液硫化物，鎂化物和稀土。

“這4種礦產(chǎn)資源分布的底質(zhì)層是不同的，例如富鈷結(jié)殼和硫化物是分布在海山和洋中脊的位置，而錳結(jié)核則平鋪在海床上?！边@時，李老師的講解被一名同學打斷，她驚訝地指著錳結(jié)核說：“這有點像個小土豆?。　崩罾蠋熉犃T笑著說：“錳結(jié)核就是半裸在海底稀泥地質(zhì)表面的一種表面礦，學術(shù)上叫二維礦，它看上去像土豆半埋在稀泥里面，因此我們又稱它‘海底土豆！”同學們聽了這個“巧妙”的比喻笑得直不起腰來。

“有些多金屬結(jié)核‘皮膚很平滑，貌似雞蛋或土豆；也有些‘皮膚很粗糙，凹凸不平，貌似葡萄或花菜，別看它們其貌不揚，卻含有錳、鐵、鎳、鈷、銅等30多種稀土元素或金屬元素，可謂黑色寶藏！”李老師告訴大家，面臨地面資源慢慢枯竭的形勢，我們不能再去過度開采地面資源，所以向深海進軍是很有必要的，有了這個前提，我國就開始了深海開采的工作。

鯤龍500，由湘出海

“鯤龍500！”一名同學看到帥氣的采礦車模型后激動地喊道。

“對！這就是‘鯤龍500采礦車的模型，那么大家知道它為什么叫這個名字嗎？”李老師不著急講解，而是拋出了一個問題。見大家撥浪鼓似的搖起了頭，李老師這才笑著說：“‘鯤龍500是我國第一臺采礦車，它首次下采的深度為500米，為了紀念這一數(shù)據(jù)，我們便給它取了這個名字。”

“‘鯤龍500的外形可謂高大威猛，非常像陸地上施工用的大鏟車。與鏟車前端的鏟斗不同的是，它的前面是一個采集頭，行走中可以將海底的錳結(jié)核收入囊中，然后再輸送至位于車體中部的料倉里?！崩罾蠋煾嬖V大家，海底泥質(zhì)非常松軟，采礦車在海底行走不同于陸地，就像走在沼澤中，稍有不慎就會陷進去。因此，研究人員對“鯤龍500”車身底部做了“船心底”形狀的設(shè)計，可有效阻止履帶下陷，進而減少阻力，還將履帶設(shè)計成可上下升降的模式，這樣就能調(diào)整與車身的相對位置，一旦車身陷入海底，可通過調(diào)節(jié)履帶將車身從海底“自拔”出來。另外，研究人員還在車底滑板上設(shè)計了噴水小孔，通過水泵噴出的水流將粘在身上的海泥沖掉，從而減少行駛阻力。

繼續(xù)向前，墻上出現(xiàn)了一個由許多小點組成的五角星，在同學們好奇打量的目光中，李老師解釋道：“這顆單邊長度為120米的‘中國星是‘鯤龍5002018年在南海留下的，它在海底按規(guī)劃的采集路徑，實現(xiàn)了自動行駛模式下的智能采礦作業(yè)，突破了海底稀軟底質(zhì)上行駛、海底礦物水力自適應(yīng)采集、海底綜合導航定位及智能控制等多項關(guān)鍵技術(shù)，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2024/03/20/qkimagesfaxhfaxh202318faxh20231816-3-l.jpg"/>

海底礦區(qū)，要開采也要保護

對于各國的科學研究、勘探開發(fā)者而言，深?？墒且黄瑢毑?。那么，大海如此遼闊，它歸誰管呢？是否誰都可以隨意開采礦石呢？

對此，李老師給出了答案：國際海底管理局便是負責管理國際海底區(qū)域及其資源的權(quán)威組織，不論是誰想要進入礦區(qū)進行勘探或開采，都必須先經(jīng)過該局的準許，通過答辯之后才有資格簽署合同，從而進行勘探與開采。

“深海采礦會破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)嗎？”一名同學提問。

“存在一定潛在影響，但這些影響也能通過科學評估和采取相應(yīng)緩解措施而得以降到最小?！崩罾蠋熣f，首先，人們可以選擇較為堅固的海域環(huán)境進行開采。其次，采用封閉循環(huán)的海底采礦系統(tǒng)，將尾礦封存。同時，設(shè)置隔離區(qū)，限制開采海域和強度。最后，開采后進行海域生態(tài)修復，促進生物多樣性恢復。當然，如何綠色環(huán)保地進行海底工業(yè)采礦將是全人類長期研究的關(guān)鍵問題。

“是啊，海底礦區(qū)要開采，也要保護呀！”聽完李老師的講解，同學們紛紛感嘆。

走出海洋科技中心，同學們對海洋的向往又增添了幾分。