整理/记者 李荔

　　“科学”号海洋科考船真正意义上实现了我国从浅海走向深海、从近海走向大洋的强国梦想，不愧“海上移动实验室”的称号。

中国最先进的“科学”号海洋科学综合考察船

　　大海深处什么样?目前人类对占地球总面积71%的海洋想要了解的更多，取决于一个国家航海科技的发展水平。如今，由中国科学院海洋研究所牵头，国内一艘自主设计建造的具有全球深海科考能力的船舶—— “科学”号海洋科学综合考察船为我们揭示大洋深处的秘密提供了更多的可能。

　　海上“巨无霸”优雅航行

　　2015年5月6日，青岛奥帆中心码头聚集着一群穿戴统一制服的年轻人。这些平均年龄30岁，来自各科研单位的技术骨干，组成了一支实力雄厚的专业科考队伍。来自中科院海洋所的80后的张鑫已是第四次跟随“科学”号，却是第一次肩负首席科学家的重任带领团队出海执行任务。我们这次航段大约需要12-13天，重在对南海冷泉的一个特殊生态系统进行研究。

　　“科学”号自交付以后，每年在海上运行的时间,平均都在240天以上，而且每次科考任务量都排得满满的。这已经是继去年4月首航以来第四次向西太平洋深海进发。对于国内其它海洋科考船来说，“科学”号承担如此密集的海上考察任务实属罕见。

　　这个长99.6米，宽17.8米,近5000吨的庞然大物内部有可360度环视的驾驶室和一排整齐划一的电子仪器表盘，通过它们船长和船员们可轻松地驾驶“科学”号航行。“科学”号的自动化程度之高，令很多国内甚至国际上的科考船都无法企及。

　　此次“科学”号的船长隋以勇透露，由于它采用了吊舱式的电力推力系统，所以它在海上作业的时候，就一个小手柄，就像游戏机那个小手柄一样，就可以完全控制这个船。

　　如同发动机是汽车的“心脏”，吊舱式电力推进系统就是“科学”号前进的动力。与传统的柴油驱动不同，吊舱式电力推进系统，是将船舶上所有设备、设施使用的能源都用“电”来控制，形成一个统一的用电系统;同时将这个用电系统与船舶的发电机进行全智能化联结，就像变频空调，根据需要用电。这样极大地减少了柴油的消耗，又降低了船舶的噪声和震动。

　　能够让这重达5000吨的“钢铁巨人”不借助外力，依靠自身能力轻盈地原地旋转，抑或是横向移出码头的秘密，还在于船尾这两个巨大的推进器。打破以往船舶舵是舵，桨是桨的常规设计，“科学”号开创性地将两者相结合，形成舵桨合一的强大推进器，360度自由旋转的桨与前方两个艏侧推合力，可以使“科学”号不受船头方向的限制，横向、斜向、进退自如地向任何方向推进，操纵起来如同玩“碰碰船”一样轻便。

“科学”号考察船正在下潜“发现”号水下机器人

　　最先进齐全的探测设备

　　为了满足海上综合科考的需求，“科学”号在设计建造时就为不同领域的学科提供了必要装备。总面积达670平方米的实验室，为科学家们提供例如地质、化学、生物等样品的现场处理场所及设备。在科考船船底安装有可置放探测仪器的升降鳍板，以及准确测量海底地形地貌的多波束深海探测系统;船左侧搭载可深入4500米深的ROV水下机器人;船右侧可吊潜水样采集器，船尾可以布放各种海底探测设备，它们之间互不干扰，可以同时操作，可谓十八般兵器样样俱全。

　　其中ROV是“科学”号设计之初最重要的“武器”装备之一，也是我们此次寻找冷泉最得力的助手。ROV是专为科考船量身定制的无人缆控水下机器人，名为“发现号”。所谓揽控就是母船“科学”号会用一根类似脐带一样的电缆将发现号安全护送到海底4500米以内的任何地方。通过机器人身上装载的六台高清分辨率的“大眼睛”，我们可以从不同角度近距离观察海底的模样;利用它那对灵活的“手臂”，可以帮助科学家们采集所需的各种深海样品。

　　200米以下的海底缺乏光照和氧气，一直被认为是深海环境的生命禁区，然而事实并非如此。上个世纪八十年代，科学家在海底发现了一种特殊的生物群落，它们以地底大量溢出的甲烷气体为生，而这种滋养了特殊深海生物的“泉眼”被科学家称为“冷泉”。有人认为冷泉环境可能是地球生命起源地之一;而且，可燃冰所产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣，避免了最让人们头疼的污染问题。因此它的出现吸引了众多海洋科学家的目光，大家纷纷前往探索。

　　目前，全球海底已找到了上千个活动冷泉区，而我国冷泉区集中分布在我国南海北部。曾经在美国做研究，到过很多个冷泉区的张鑫，早在一年前对“发现”号进行海试时，就曾用这台先进的水下机器人意外地找到了那里的冷泉口。

　　张鑫说：“当时我们发现的冷泉口溢出来的所有气泡都是甲烷气体，在收集的过程中，它能很快就形成了结晶晶体。这种白色的结晶晶体就是水合物晶体，就是可燃冰。这次我们再次探访就是要做一个更精细化、多学科的综合研究，探明这个冷泉生态系统和我们所发现的正常的国外冷泉系统的区别。”

“科学”号上携带的秘密武器——深海热流探针

　　用“千里眼”在大海里捞针

　　自从第一次发现南海冷泉区后，中科院海洋所已把这里设定为长期观测目标，今后每年都要来冷泉区做科学考察。但重返故地，在没有任何参照物的深海中再次找到同一地点的冷泉口犹如大海捞针，难度很大。 “在茫茫大海寻找冷泉口，就相当于在整个青岛市寻找一个三十厘米直径的小东西。”张鑫说，为了降低寻找冷泉口的难度，科研团队专门为发现号装备了一套精良的系统—“千里眼”，来完成此次海上科考任务。

　　这次“科学”号科考队的队长栾振东表示，这次在ROV上搭载了最先进的手段—近海底的地球物理观测系统，方便他们找到冷泉口，大大提高他们的综合调查能力。那么利用仿生学研制的带有高精度测深测扫等功能的地球物理观测系统，首次安装在ROV水下机器人身上，能否帮助科研团队顺利找到南海冒有甲烷气体的冷泉口呢?

　　在黝黯的海底，密密麻麻聚集着不计其数的生物。雪白色的最为活跃的一群生物是铠甲虾，那些紧贴海床底部，看起来像海红一样的贻贝学名偏顶蛤，它们是这一区域数量最多的居民。张鑫解释说，只要是冷泉口的周围，贻贝和铠甲虾就会比较繁茂。旁边可能还会有一些大的螃蟹，因为螃蟹以铠甲虾或着贻贝为食，它们是一个生态系统。他们是一群不依靠阳光和氧气，而是依赖甲烷、硫化物生存的特殊生物群落，时不时出现的各种形态的螃蟹,是这一区域级别最高的生物。

　　在这次下潜过程中，科研人员还是获得了关于冷泉区的海水温度、盐度、深度，以及甲烷、二氧化碳等可靠信息。他们还首次获得了南海冷泉区亚米级的高精度地形地貌图，为研究冷泉极端生态环境成因收集了不少确切的数据。

“科学”号科考队员的业余生活也非常丰富，图为队员在后甲板打篮球

　　鸡蛋、土豆让下潜变得趣味横生

　　为直观感受海底的压力，跟随“发现”号一起下潜的还有鸡蛋、灯泡、西红柿和土豆。它们深入海底会有什么变化?它们能顺利地达到大洋深处吗?经过这次实验发现，这次深入上千米海底的鸡蛋，没有任何破损。而灯泡的爆破深度停留在315米，所承受的重量差不多是30千克，这相当于一桶桶装水的重量。

　　王敏晓主要负责研究深海生物的极端环境适应性。他说，既然从深海中采集的生物样本都能完整出水，并存活下来，那么，深入千米的鸡蛋没有任何的破损也不足为奇。与我们原来认知的不同，原来都觉得深海生物可能在从海底拿上来的时候，因为巨大压力变化，就算不像气球一样爆掉吧，也可能很难再生存下去。但是对于大多数的这种无脊椎生物而言，其实它们都能比较好地调控它的渗透压。

　　一些从马努斯深达2000米的热液环境下获得的深海生物和冷泉区域生活的生物类群极为相似。它们离开上千米的海底，并没有因为压力的变化受到任何伤害，当然这也都受益于“科学”号上完备的实验设备，给它们提供了良好的生存环境。

　　王敏晓说，过去国内受深海研究平台的制约，在采样方面其实存在很大的困难，无法做到那种长时间序列的连续观测，也无法获得这么大量的样品，我认为正是因为“科学”号提供这种平台，才使我们进一步地走向了深海，走向了这极端生命体，才有后续这些研究。

　　实际上，面对瞬息万变的海洋气候，一艘先进安全的船舶必不可少。在20多天的海上科考中, 科学家为海洋基础研究所付出的努力， “科学”号因超前的设计理念，卓越的船舶性能，尽显了综合考察船的独特魅力，为海洋科技工作者提供了大展拳脚的舞台。■

　　(本文整理自中科院科学传播局与央视科教频道联合制作的《科学重器—走进中国科学院大科学装置》系列节目)