周懷陽

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主 持 人 語

周懷陽

在茫茫宇宙中，地球這顆行星是獨(dú)特的，主要原因就是因?yàn)榈厍蛏嫌兴?，地球表面三分之二的地方被海洋覆蓋。海洋不僅蘊(yùn)藏著豐富的資源，更是地球系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的關(guān)鍵構(gòu)成。人類社會(huì)的現(xiàn)代化歷史，就是人類認(rèn)識(shí)海洋、開發(fā)利用海洋的歷史?，F(xiàn)代海洋科學(xué)的水平，即是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的能力與保證。

海洋蘊(yùn)藏著無窮的奧秘。海洋科學(xué)是一門主要基于觀測(cè)的科學(xué)。仰望星空，俯瞰大地，海洋科學(xué)的發(fā)展必須伴隨有觀測(cè)手段的進(jìn)步。在二十世紀(jì)中葉以前，海洋科學(xué)主要依靠船舶，在海洋表面通過各種設(shè)備研究海洋。以“深潛、深鉆、深網(wǎng)”（簡稱“三深”）為代表的新技術(shù)能夠深入到海洋內(nèi)部研究海洋，改變了傳統(tǒng)的海洋研究局面。同樣性能的傳感器或者觀測(cè)儀器，放到深潛或深網(wǎng)的觀測(cè)平臺(tái)上，因?yàn)楦咏繕?biāo)，可以獲得更高的分辨率。

“深潛”包括各種載人或者無人的深潛器。二十世紀(jì)中葉，世界上第一臺(tái)載人深潛器的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了人自身進(jìn)入海洋的夢(mèng)想。載人深潛器出現(xiàn)之后，最突出的成就是在二十世紀(jì)七十年代末，美國“Alvin”載人深潛器在海底發(fā)現(xiàn)了熱液噴發(fā)和以化能合成為初級(jí)生產(chǎn)的極端海底生態(tài)系統(tǒng)，為地球科學(xué)與生命科學(xué)帶來了革命性的變化。海底熱液活動(dòng)區(qū)這類目標(biāo)一般都很小，在幾千米水深以下的海底，其范圍一般只有幾十米至幾百米長，靠海面上的船載設(shè)備很難去發(fā)現(xiàn)或找到，更不用說要在厘米級(jí)的精度上采集樣品，并保真樣品一直到實(shí)驗(yàn)室開展各種分析測(cè)試。

載人深潛能夠?qū)⑷酥苯訋肷詈?，使人身臨其境，令人歡欣鼓舞。載人深潛器上的各種設(shè)備，加上人身上固有的感官體驗(yàn)，使得載人深潛經(jīng)?？梢匀〉靡庀氩坏降陌l(fā)現(xiàn)。所以，到現(xiàn)在，載人深潛仍然是海洋科學(xué)研究的重要工具之一。但是，與載人深潛相比，目前使用最廣泛的是各種各樣的無人深潛器，如ROV、AUV和Glider等等。針對(duì)不同用途與目標(biāo)開發(fā)的各種無人深潛器技術(shù)，一方面擺脫了對(duì)人身安全保護(hù)的設(shè)計(jì)與顧慮，另一方面，有關(guān)技術(shù)在近幾十年來得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，不斷自動(dòng)化、智能化，正在逐漸部分代替或甚至在有的方面超越人的感知能力與經(jīng)驗(yàn)，展現(xiàn)出無人深潛器強(qiáng)大的生命力與無限的應(yīng)用前景。

以大洋科學(xué)鉆探為代表的“深鉆”是近半個(gè)世紀(jì)以來全世界地球科學(xué)領(lǐng)域最大規(guī)模、影響最深的國際科學(xué)計(jì)劃。美國將二十世紀(jì)六十年代始發(fā)時(shí)的深海鉆探計(jì)劃（DSDP，1968-1983）與上天的“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃并列。到二十一世紀(jì)初，日本為爭奪地球科學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)，投入巨資建成了“地球號(hào)”科學(xué)鉆探船，在很大程度上促進(jìn)了日本新一代地球科學(xué)家在國際舞臺(tái)上的崛起。

人類社會(huì)賴以發(fā)展需要的資源幾乎都來自于地下，但人類至今對(duì)地球內(nèi)部知道得還相當(dāng)少，基本上還處在黑暗中摸索前行的階段。只有通過鉆探，取得真實(shí)的樣品與準(zhǔn)確的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，才可能驗(yàn)證一些所謂的假說或者推論，真正地推動(dòng)地球科學(xué)的進(jìn)步。海洋地殼是地球表面最年輕的地殼，其厚度只有大陸地殼的五分之一至十分之一，探究地球內(nèi)部，大洋鉆探可以得到事半功倍、多快好省的效果。十分遺憾的是，鉆穿海洋地殼還是一個(gè)至今未能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。盡管如此，在近半個(gè)世紀(jì)的大洋科學(xué)鉆探中，對(duì)海洋地殼硬巖上沉積蓋層的大量鉆探，驗(yàn)證了板塊構(gòu)造理論，創(chuàng)立了古海洋學(xué)，揭示了氣候演變的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了海底“深部生物圈”和“可燃冰”，對(duì)古海洋、古環(huán)境及全球氣候變化研究的突破起到了關(guān)鍵作用。

我們這里講的“深網(wǎng)”即指海底長期科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)，是主要基于固定在海底的光電纜并結(jié)合各種移動(dòng)設(shè)備，能夠?qū)λw、海底以及海底底下實(shí)現(xiàn)全方位立體觀測(cè)的大型科學(xué)設(shè)施。這是二十世紀(jì)末才發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。最早提出這項(xiàng)規(guī)劃的美國，受伊拉克戰(zhàn)爭的牽連，晚到2015年最終建成了900公里長的美國海洋觀測(cè)計(jì)劃的區(qū)域網(wǎng)部分。幾乎與美國同時(shí)計(jì)劃的加拿大，在2009年就已經(jīng)建成了920公里的加拿大西北太平洋時(shí)間序列觀測(cè)網(wǎng)。這兩套系統(tǒng)觀測(cè)的內(nèi)容包括地球內(nèi)部構(gòu)造和地球動(dòng)力學(xué)、氣候和溫室氣體循環(huán)、海氣交換、氣候變化、大洋循環(huán)、生物地球化學(xué)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)、湍流混合、海洋哺乳類和漁類資源、非再生海洋資源、突發(fā)事件和災(zāi)害等等。相信像二十世紀(jì)中葉在夏威夷莫納洛亞山頂設(shè)置的大氣二氧化碳觀測(cè)站一樣，隨著時(shí)間的推移，這些“深網(wǎng)”必將幫助人們?cè)诤Ｑ罂茖W(xué)方面取得輝煌的成就。

近代世界史證明，對(duì)海洋重要性的認(rèn)識(shí)，研究、開發(fā)和保護(hù)海洋的能力，決定了一個(gè)國家、一個(gè)民族的發(fā)展前途。進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的海洋意識(shí)得到空前提高。海洋技術(shù)研發(fā)與科學(xué)應(yīng)用緊密結(jié)合，體制機(jī)制創(chuàng)新深入人心。在中央和地方政府的支持下，我國對(duì)“三深”的關(guān)鍵技術(shù)都已開展了各種研究工作，有的已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，正在或者即將為我國的海洋科學(xué)發(fā)展提供嶄新的利器。為普及“三深”科學(xué)技術(shù)知識(shí)，在汪品先先生的提議下，我們邀請(qǐng)了一些在第一線從事“三深”研究工作的專家，撰寫了本刊中的相關(guān)文章，希望為讀者提供他們的經(jīng)驗(yàn)與真知灼見，為我國的海洋科學(xué)技術(shù)發(fā)展添磚加瓦。在此，向所有為此做出貢獻(xiàn)的文章作者表示衷心的感謝。特別感謝汪品先先生在本?？x題、組稿、定稿整個(gè)過程中所給予的大力支持和熱情鼓勵(lì)。

主持人簡介

周懷陽，男，1961年1月生，博士，同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院教授，長期從事深海地質(zhì)地球化學(xué)與海底原位探測(cè)技術(shù)研發(fā)的科研與教學(xué)工作。目前是中國大洋地球與環(huán)境研究中心主任、國家973 計(jì)劃“西南印度洋洋中脊熱液成礦過程與硫化物礦區(qū)預(yù)測(cè)” 項(xiàng)目首席科學(xué)家，國家“十二五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目“國家海底長期科學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)”技術(shù)負(fù)責(zé)人。1991年至今，多次擔(dān)任我國大洋和近?？蒲许?xiàng)目及其海上科考的首席科學(xué)家。2005年，作為中方首席科學(xué)家開展了首次中美聯(lián)合載人深潛航次。2011年，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將我國自主研發(fā)的海底長期科學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵裝備在美國MARS網(wǎng)上順利運(yùn)行6個(gè)月。2013年，在Nature上發(fā)表我國海洋地質(zhì)領(lǐng)域第一篇第一作者的主題論文《支撐馬里安隆起虧損地幔的薄洋殼證據(jù)》。

DOI：10.3724/SP.J.1224.2016.00129