破冰深潜北极5000米!中国科研人叩问地球深部奥秘,绘就“十五五”深海探索新图景

2025-12-16 09:55:15 来源:光明网
        【每日科技网】

  12月15日讯 “强化深海极地考察支撑保障体系。”“十五五”规划建议中的明确部署,为我国深海极地科研事业锚定了前进方向。2025年9月,北纬85度的北冰洋,海风裹挟着浮冰的凛冽气息呼啸而过。作为一名与岩石相伴20余年的海洋地质科研人员,我随科考团队登上我国自主设计建造的首艘破冰科考船“探索三号”,开启了历时98天的北极科考征程。我们的目标,是穿透超过80%海冰覆盖率的阻隔,抵达冰层之下5000多米的加克洋中脊深渊,叩问地球深部的演化密码。

  极限挑战:在北极冰海开辟深潜之路

  当“奋斗者”号载人潜水器缓缓没入冰冷的海水,舷窗外的光线逐渐被黑暗吞噬,内心的激动彻底压倒了对未知的忐忑。此次科考的核心区域——加克洋中脊,是地球扩张速率最慢的“超慢速扩张脊”之一,每年向两侧分离不足20毫米。这里封存着地幔物质上涌的核心秘密,是解读地球演化历史的“关键拼图”,而厚重且不断漂移的海冰,长期以来都是探索这里的天然屏障。

  北极深潜,最大的难题莫过于潜水器的精准上浮与回收。在常规海域,潜水器完成作业后浮出水面即可被母船回收,但在北极,漂浮的厚重海冰随洋流不断挤压,一旦潜水器上浮点被冰层封堵,后果不堪设想。记得第一次下潜回收时,我们在母船上焦急搜寻合适的冰缝出水点,足足耗费了3个多小时。对深潜作业而言,潜水器的电量就是生命线,每一分钟的拖延都在放大风险。

  困境之下,平均年龄不到35岁的年轻科考团队另辟蹊径:既然“船找潜器”行不通,便切换为“潜器找船”模式。母船凭借双向破冰能力开辟稳定作业水域,再通过先进的水声通信系统,为水下的“奋斗者”号提供精准导航,指引其追踪母船位置,从冰缝中安全上浮。这套创新的密集冰区“船潜协同”移动式冰潜模式,不仅破解了极区深潜的核心难题,更让我们实现了从摸索经验到一天一潜的从容作业,使我国成为世界上唯一在北极密集海冰区开展连续载人深潜的国家。

  深海寻踪:每一份样品都是地球的“密码信”

  在第418和第421潜次作业中,我们的核心任务是用机械手采集玄武岩样品——这些从地幔深处喷涌而出的岩石,记录着岩浆塑造海底世界的全过程。为了减少舱内如厕的不便,我们在下潜前总要严格控制饮食和饮水,在狭小的球舱里持续工作9个小时。但当借着潜水器的灯光,亲眼看到幽暗海底中玄武质熔岩的独特形态时,所有的疲惫都烟消云散。

  此次北极科考的收获远不止于此。团队不仅采集到一批珍贵的水体、沉积物、岩石和生物样品,还通过“奋斗者”号的高清影像设备及AI识别技术,初步发现北极部分海域底栖生物的密度、多样性和个体体型,在几十至上百公里空间范围内存在显著差异,这一现象或与海底地形地貌及水深密切相关。更重要的是,我们还探测到疑似麻坑、溶蚀孔洞、碳酸盐岩及大规模条带状贝类遗迹,这些痕迹表明调查区域可能存在历史性冷泉喷发,为研究北极地质历史时期的甲烷运移通道提供了关键线索。

  科考途中的考验从未停歇。我们经历了漫长的极昼,遭遇过高达13级的超级风暴,更有40多天处于完全无网络信号的隔绝状态。但团队成员始终斗志昂扬,我们创办内部刊物、定期召开学术讨论会,在交流碰撞中深化对科考数据的认知。支撑我们坚持下去的,除了对科学的纯粹热爱,还有国产装备的“硬核实力”——“探索三号”能以2节航速破除1.2米厚的冰层,为作业开辟窗口;经过极区适应性改造的“奋斗者”号,可在低温、无卫星信号环境下精准作业,成为我们探索深海的可靠伙伴。

  展望“十五五”:织就全球深渊科考探索网

  回到三亚的实验室,看着眼前这些来自北极深海的样品,我深深明白,海底的故事才刚刚开篇。深海科研从来不是孤军奋战,而是需要地质、生物、海洋物理等多学科交叉,以及多单位、多团队的协同发力。此次北极科考中,从“探索三号”的破冰保障到“奋斗者”号的深潜作业,从AI影像识别到地质样品分析,正是多学科协作的生动实践。

  面向“十五五”,“强化深海极地考察支撑保障体系”的规划要求,为我们指明了前进方向。我们期待建立更高效的跨学科交流共享机制,让更多科研工作者参与到极地样品和数据的研究中来;希望进一步完善深海极地装备体系,提升极端环境下的探测能力;更渴望联合全球科研力量,编织一张覆盖全球的深渊科考探索网,深入探究北极气候快速变化、极区生命演化适应机制等重大科学问题,为人类认识地球、保护地球提供中国智慧与中国方案。

  从“蛟龙”号实现我国首次载人深潜北极冰区下潜,到“奋斗者”号完成密集冰区连续深潜,中国深海科研人正以热爱为帆、以创新为桨,在地球最北端的冰海中不断突破。面向未来,这份对未知的探索热情,必将助力我国深海极地科研事业驶向更远的深蓝,在探索地球深部奥秘的征程上书写更多精彩篇章。

  记者手记:破冰前行,逐梦深蓝

  深海与极地,对普通人而言充满浪漫与神秘,但对科研人员来说,更多的是枯燥与艰辛:零下十几摄氏度的后甲板上,海风吹在脸上如刀割般疼痛;狭小的潜水器球舱内,长时间坚守需克制基本生理需求;超级风暴中,晕船到无法站立仍是常态。

  “如果不热爱,坚持不下来。”科考队员田丽艳的话,道出了所有深海科研人的心声。这份热爱,源于对未知的好奇,更源于突破难题、发现新知的喜悦。从无先例可循到形成成熟作业模式,这支年轻的科考团队在实战中成长,用坚持与坚守在北极冰海凿开了一扇探索地球深部的窗户。

  “十五五”的大幕即将拉开,深海极地科研的征程仍在继续。相信这份跨越山海的热爱与坚守,将指引中国科研人不断突破极限,在探索深蓝的道路上走得更远、更稳,为人类探索地球奥秘贡献更多力量。

  延伸阅读:先进装备如何破解极地深潜难题

  北极海域极端恶劣的环境,对科考装备的全体系“极地适应能力”提出了严苛要求。“十四五”时期,我国深海科技装备实现快速发展,为极地深潜突破奠定了坚实基础。

  作为我国首艘自主设计建造的载人深潜作业母船,“探索三号”长约104米、排水量约1万吨,具备双向破冰能力,可在密集冰区开辟稳定的作业水域,为潜水器提供安全的保障平台。“奋斗者”号万米载人潜水器则经过一系列极区适应性改造,优化了低温环境下的动力系统与导航系统,即便在无卫星信号的深海,也能通过水声通信实现与母船的精准联动。

  在此基础上,科考队建立了极区极端环境下“奋斗者”号载人深潜作业规程,创新推出“船潜协同”的移动式冰潜新模式,实现了潜水器的精准导引与安全上浮。这些突破不仅提升了我国深海进入和探测能力,更使我国在北极密集冰区深潜领域实现“从无到有、从有到优”的跨越,彰显了我国深海科技的自立自强。

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