為什麼我國要花重金探索深海?只為了打破記錄嗎?你需要了解這些

2020-11-12 小何聊科學

「可上九天攬月,可下五洋捉鱉」毛主席的詞句早已變為人間現實,而今朝「奮鬥者」號潛行深度突破萬米,更增添了幾分夢幻的味道。

然而,就在大家為奮鬥者號潛行深度達10909米,成功坐底馬裡亞納海溝而歡欣鼓舞時,網絡上出現了一些不和諧的聲音:「下潛那麼深又什麼用?」「探索深海花的錢還不如幹點別的」。諸如此類,讓人看得扎眼。那麼,真的像個別網友說的那樣嗎?事實又是如何?讓我們一起深入探究一下:

世界最深的海溝

馬裡亞納海溝,是目前地球已知最深的海溝。之所以這麼說,因為我們的地球母親這麼大,很可能會有人類未探索到的更深的海溝。該海溝地處太平洋西北部的海床,位於關島和北馬裡亞納群島東部(馬裡亞納海溝因此得名),坐標位置北緯11°21′N,東經142°12′E。打個岔,經線和緯線是人們為了方便度量而設置出來的輔助線,經緯度則組成了地理坐標系統,能夠標示地球上任意一個位置。

馬裡亞納海溝最大長度為2550千米,最大寬度為69千米,平均深度約為8000米,最深處為挑戰者深淵,關於它的確切深度尚有爭議,是目前世界上海洋最深處和地表最深的地方。11034米,是「維迪亞茲」船於1957年所測得,而由於之後從未再次測得過這個數據,因此較少採用;10863米,是美國「挑戰者8號」船於1951年測得的,這也是最早的水深數據;而根據美國國家海洋和大氣管理局(NOAH)的探測結果:挑戰者深淵的深度約為10994米,而塞麗娜深淵作為海洋第二深的地方,深度約為10809米。雖然存在爭議,但普遍認為,「挑戰者深淵」深度應在11000米以內。

深海探索的意義

人們從研究海洋的邊界和底部,以及洋盆的形成過程等入手,從而進一步了解海洋裡變化的板塊構造帶來的大陸移動(可以了解下板塊漂移學說);

構造板塊的相互作用

此外,通過研究海水運動,比如波浪、海流、潮汐的特徵和動力成因,可以更加合理地利用這些海洋能量,比如潮汐能、波浪能等,來拓寬人類獲取能源的方式;

通過研究海水的成分和歷史、演變過程以及成分間的相互作用,可以更好地利用海水資源,舉個例子:世界上30%的食鹽都是從海水中提取,海水淡化也是獲取飲用淡水的一種方式;

曬鹽

通過研究熱量傳遞、海汽作用和水循環,則可以更深入地了解氣候的規律以及成因等,如拉尼娜現象與厄爾尼諾現象,就與海洋與大氣系統等的變化密不可分;

通過研究海洋生物與海洋環境的關係等,我們可以對地球的現狀進行有效的分析。海洋作為地球生命的起源之處,有著許多神秘的地方,從世界上最大的哺乳動物藍鯨,再到微不足道的浮遊動物、浮遊植物等,無不展示著海洋世界的多樣性,也讓我們見識到海洋世界的奇妙。

我們雖然研究了海洋的很多方面,但是不能忽略深海這關鍵一環。這裡是人類接觸最少、了解最少的地方。

為何載人深潛只有寥寥幾國?

時間回到2010年7月,中國第一臺自主設計和集成研製的載人潛水器「蛟龍號」下潛深度達到了3759米。而中國也成為繼美、法、俄、日之後,世界上第五個掌握3500米大深度載人深潛技術的國家。

蛟龍號

對於未知的探索,是人類的本性,這也是與生俱來的。但實際上,大深度載人深潛卻只有寥寥幾個國家參與,這又是為什麼呢?又有哪些難點呢?

  • 水壓巨大。海水深度每增加10米,就約增加一個大氣壓力,海底一萬米的壓力可想而知,相當於2000頭非洲象踩在人背上。人類如果以自己的肉體凡胎進入深海,不但會淹死,還會被壓扁。
  • 海水的強腐蝕性

海水是一種含有多種鹽類的電解質溶液,以3~3.5%的氯化鈉為主鹽,pH值為8左右,並溶有一量的氧氣。海水中氯離子含量很大,因此大多數金屬在海水中陽極極化阻滯很小,腐蝕速度相當高;海浪、飛濺、流速等這些利於供氧的條件,都會促進氧的陰極去極化反應,促進金屬的腐蝕。

  • 海底熱液。在海底一些地方,一股股源源不斷的「濃湯」向外噴出,這些奇特的「濃湯」被稱為海底流體滲漏,其中一種溫度可高達350℃,被稱為海底熱液。這就要求深潛器耐高溫;

  • 海底複雜的環境。海底不是一馬平川,這裡既有連綿高聳的「山脈」,也有絕壁千仞的「谷地」,這又給深海探測增加了難度;
  • 浮力材料。目前玻璃微珠還需要引進國外技術消化,不過國內已經有單位在做了,別看成千上萬個玻璃微珠只有納米級大小,但卻是實實在在的高精尖材料;

  • 動力推進部分。下潛到萬米深要能做到長時間可控,就需要可靠的能量供應,一般是用特製的鋰電池;

  • 船上的控制指揮軟體系統。設備下去了,還得在船上遙控操作,還得回收,這都要靠控制系統;
  • 定位。設備到達海底以後如何找到目標區域,這需要精準的定位,如何在萬米深的海底精準定位,不是一件易事。

  • 容納足夠的人。載人深海探測比無人的技術難點更多,載人艙不能過小,否則不能載人。為了減輕負擔,又不能過重。
  • 通訊方式受限。在深海傳統的無線電波通信、藍綠雷射通信、光纖通信和水聲(聲吶)通信方式都難以正常使用,它們有著信號衰減嚴重、傳輸速度較慢等缺點。而我國則正逐步普及水聲(聲波)深海高速通信技術,有效地解決了這一問題。

中國「奮鬥者」號載人潛水器,不僅採用了安全穩定、動力強勁的能源系統,還擁有更加先進的控制系統和定位系統,以及更加耐壓的載人球艙和浮力材料。這也是坐底成功的重要原因。

載人深潛有著重重難點,這也難怪世界上很多國家對其望而卻步,這不僅需要極大的經濟投入,而且還需要許多高精尖的科學技術和背後無數人力、物力、財力的投入。

總結

雖然困難重重,但我國載人深潛仍取得圓滿成功,並且再破記錄。在這背後,少不了我們的科學工作者的辛勤耕耘與血汗付出。舉個例子,汪品先院士,80多歲高齡,本可早早退休,安享晚年,但他依然奮戰在科研一線,在自己82歲高齡時三潛南海,並取得關鍵發現,他為我國海洋科學的發展起到了不可磨滅的貢獻。

汪品先院士

同時也要感謝潛航員的大無畏的精神。我們知道,再牛的材料也有著掉鏈子的風險。此外,還要克服人類對黑暗本能的恐懼,以及深海的寒冷等。

最後,以汪品先院士的原話結束本文:「深海是人類的未知世界,科學工作者一旦有機會親臨其境,就會出現意外的驚奇。」

致敬!

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