廖洋　王冰笛

海洋的平均深度是3700多米，深于1000米的深海面積超過90%。深海熱液系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)之前，人們普遍認(rèn)為海底深處沒有生命。

“最近十幾年，我們做的工作就是‘把實驗室搬到海底’。我們做了一根探針，叫‘拉曼光譜探針’，帶著它一起深潛。”中國科學(xué)院海洋研究所研究員張鑫饒有興致地指著深?？疾斓膶嵕皥D片告訴記者。

通過拉曼光譜探針打在生物表面后返回的光譜信號，可以在不破壞其生存環(huán)境的同時判斷其生理狀態(tài)。至今，這根深海之針已經(jīng)下潛了150余次，它跟著張鑫去了許多熱液區(qū)，也跟著國內(nèi)外的機(jī)器人到了太平洋幾乎所有弧后盆地的熱液區(qū)和冷泉區(qū)，甚至西南印度洋的熱液區(qū)也是這根小探針的“旅行之地”。

張鑫生于1981年，30歲出頭時，他已經(jīng)作為航次技術(shù)負(fù)責(zé)人，隨“科學(xué)”號前往西太平洋的琉球海槽探測并采集有關(guān)數(shù)據(jù)。

雖然年紀(jì)輕，但他肩上的責(zé)任可一點也不輕。

2005年，張鑫考入中國海洋大學(xué)攻讀博士，讀博期間，他被公派至美國聯(lián)合培養(yǎng)，被美國蒙特利灣水族館研究所教授布魯爾看中，主攻深海探測。

2009年，張鑫學(xué)有所成，布魯爾希望他留在美國工作。但張鑫一心回國，人還在美國時就已經(jīng)通過了中國科學(xué)院海洋研究所的面試。

“無人遙控潛水器（ROV）是‘科學(xué)’號上具備深海探測能力的機(jī)器人，缺少它，就無法搞清深海之謎?！弊鳛槎萌绾问褂盟聶C(jī)器人的專家，回國后的張鑫正好趕上機(jī)會，于是全力以赴設(shè)計定制這臺設(shè)備。

為此，張鑫專門把美國的第二導(dǎo)師、深海機(jī)器人專家柯克伍德請來做顧問。2013年，他和柯克伍德等人組成驗收組飛往英國驗收。那段時間，張鑫白天去車間檢查，發(fā)現(xiàn)問題就寫在黑板上，晚上與國內(nèi)通電話報告進(jìn)程、請示對策。

設(shè)備出場后，為了組織裝配調(diào)試，張鑫干脆在船上住了一個多月，幫助ROV一點點“站立”起來，直到它能隨“科學(xué)”號遠(yuǎn)航。

1977年，深潛器“阿爾文”號在東太平洋加拉帕戈斯附近海區(qū)下潛時，發(fā)現(xiàn)了高溫?zé)嵋合到y(tǒng)。

高溫?zé)嵋合到y(tǒng)是由大量高溫高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的流體快速噴出海底形成的，攜帶大量甲烷、二氧化碳?xì)怏w和各種金屬元素。另一種生態(tài)系統(tǒng)冷泉，則是一種低溫流體，以水、甲烷、硫化氫氣體及一些細(xì)粒沉積物為主。冷泉可能孕育著未來的戰(zhàn)略能源——可燃冰。

那么，能否將熱液和冷泉里的物質(zhì)帶回實驗室深入分析呢？

“帶回實驗室，很難測準(zhǔn)、測對?！睆場谓忉屨f。為了直接在海底完成探測，張鑫研制了一根拉曼光譜探針，利用搭載在“科學(xué)”號上的ROV進(jìn)行探測。ROV可以給探針供電、用通信控制其操作、用兩只“手”抓住探針探測不同位置……

“探針就像《星球大戰(zhàn)》里的激光劍一樣，指哪兒打哪兒?！睆場斡哪卣f。

張鑫。圖片|中國科學(xué)院大學(xué)

2016年，張鑫開始探索建設(shè)海底實驗室，并將其命名為“海洋之眼”。

“我的夢想是在深海中建立一個光譜學(xué)實驗室，把激光拉曼光譜、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)、熒光光譜技術(shù)、紅外光譜技術(shù)等所有光譜技術(shù)放在海底并觀測海洋的變化。”張鑫說。

這樣做的好處是什么？

“因為光不會破壞生物生存的環(huán)境，只需要打一束光，就可以得到我需要的信息?！睆場伪硎?，“我在科考船上已經(jīng)工作了近9年時間，它就像我們的母親船一樣，帶領(lǐng)我們做各種深海實驗。相信有一天，我們會在母親船上，實現(xiàn)建造海底實驗室這一夢想?！?/p>

2023年，張鑫領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊又突破了水下耐腐蝕技術(shù)、能源管理技術(shù)等，建立了常態(tài)化深海長期連續(xù)觀測探測平臺；基于激光拉曼原位定量探測技術(shù)，首次報道了火山作用主導(dǎo)的超酸性火山—熱液系統(tǒng)的氫氣濃度可達(dá)到毫摩爾級且孕育化能生態(tài)系統(tǒng)；揭示了海底冷泉環(huán)境對水合物形成的影響，并為南海冷泉區(qū)水合物形成的動力學(xué)過程提供了新見解。

一根簡單的探針，一雙“海洋之眼”，看向“海底幽藍(lán)”，揭開深海世界的神秘生命系統(tǒng)之謎，解答來自人類的提問。

◎ 來源｜中國科學(xué)報