馳騁萬米海域的東方紅2號科考船

東方紅 2 號船（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的區域，這里水壓高、完全黑暗、溫度低、含氧量低，且食物資源匱乏，因此成為地球上環境最惡劣的區域，被稱為地球第四極。

地球作為我們賴以生存的家園，海洋就在我們家門口，然而我們對深海大洋的了解要遠遠少于對太空的了解。直到回聲測深技術應用到海洋領域后，人們才對馬里亞納海溝的深度取得了相對精確的測量結果。1951年，著名科學考察船挑戰者號利用聲吶探測出馬里亞納海溝的深度為10863米，隨著聲吶技術的改進，蘇聯人在1957年給出了海溝的精確深度為11034米。

浮標觀測為常見的海洋觀測方式之一

地球表面最高峰與海洋最深處的對比

探測出了海溝的深度，人類便試圖開始對這片未知區域一探究竟。在過去幾十年中，海洋觀測手段取得了突飛猛進的技術進步。常見的海洋觀測方式有潛浮標觀測、自主剖面浮標、遙感觀測和調查船觀測等。潛浮標只能獲得單點的時間序列，但其仍然局限于空間范圍;自主剖面浮標可以以10天為間隔提供幾乎全球范圍的觀測數據，但目前僅限于2000米以上水體，全球海洋有52%的體積不能通過剖面浮標進行取樣觀測;衛星觀測以相對較高的時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，基于海洋調查船的測量仍然是唯一方法。

身披利器的東方紅2號船

中國海洋大學擁有的3500噸級東方紅2號船，于1996年投入使用，船舶性能和裝備均達到國際同類調查船的先進水平。船長96 米，船寬15 米，吃水5.5 米，雙主機，可調距槳，航速0.5～15 節可調，經濟航速10節，續航力13000海里，自持力60天，定員196人。該船裝備先進的衛星通信系統、導航系統、雷達避碰系統、推進系統、電力系統、救生消防系統等。船舶設有15個專業實驗室，總面積325 平方米，船甲板作業面積達330平方米，可同時開展物理海洋、海洋氣象、海洋物理、海洋化學、海洋地質、海洋生物、海洋遙感等多學科海上調查和綜合研究工作。

近幾年，中國海洋大學先后在東方紅2號船裝備了海鳥911Plus溫鹽深剖面儀（CTD）及10000米鎧裝電纜絞車、SBE25自容式CTD、RDI75k相控陣走航式聲學多普勒流速剖面儀、6000米投放式聲學多普勒海流剖面儀（LADCP）、船載海浪監測系統、CAP6600淺地層剖面儀、EM122萬米多波束系統、海洋重力儀等國際最先進海洋多學科觀測儀器設備，同時還裝備了10000米CTD專用絞車，3000米水文絞車、1500米生物絞車、6000米地質絞車等甲板取樣設備，能夠滿足多學科海洋綜合調查的需求。

向萬米深海進軍

2017年年初，東方紅2號船向海溝進發，開啟了進軍萬米海域的新征程。水深大于6000米的海域被稱作深淵，深淵水體孕育了豐富且獨特的微生物類群，其群落結構與近代所了解的上層海水完全不同。本航次中獲取了多個海溝內深度為10500米的珍貴水樣和底質沉積物樣品，為揭開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程提供了重要研究資料。

船上最長的鋼纜只有10000米，是如何取到10500米的樣品的呢？原來，由于當時海上條件有限（東方紅2號船沒有動力定位系統，在海上作業期間只能隨波逐流，導致鋼纜下放過程纜繩的姿態是傾斜的），科學家們通過自主設計的采水裝置在鋼纜末端接上了長1000米的凱夫拉纜（一種高強度纖維纜），然后利用船上機械設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。取樣過程中，絞車的出纜速度為1米/秒，樣品的采集要經歷放纜和收纜，加上準備和取樣時間，一個站位采集一次樣品至少需要10個小時。取上來的樣品除了用做科學研究外，還在中國海洋大學檔案館內留存了一小部分做成標本。

承前啟后的東方紅3號船

作為新一代深遠海綜合海洋考察實習船，東方紅3號船于2019年5月投入使用。為了開展深遠海特別是未知海溝的進一步調查和探究，東方紅3號船專門配備了各種萬米級的調查神器，包括全球最先進的聲學探測設備萬米單波束、高分辨率萬米多波束和全海深淺地層剖面儀，可以實現對萬米水深下的海洋地形地貌和底質類型的初步勘探。為了取得深海樣品，全船配備了四臺不同類型的纜長為12000米的絞車，可以實現深海水樣、沉積物樣和生物樣品的采集。為了保證取樣成功，東方紅3號船安裝了動力定位系統（DP），利用船舶動力動態補償實現船舶穩定在預設站位上。

東方紅 3 號船（供圖 / 宋振杰）

2020年6月，東方紅3號船將執行馬里亞納海溝航次，屆時將會對船舶在萬米水深海域的調查性能做一個檢驗，對整個海溝剖面數據做一個完整調查。會有什么新的發現呢？我們拭目以待！

（責任編輯 /岳萌? 美術編輯 / 周游）