新華社杭州4月7日專電(記者朱涵)深度超過6000米的海溝，是迄今全球海洋中人類知之極少卻又十分難以企及的海底區(qū)域。日前，“探索一號(hào)”科考船再次探測(cè)海溝順利回港，此次科考使用自主研發(fā)裝備對(duì)馬里亞納海溝和雅浦海溝取得了近2800毫升的氣密保壓海水，這是國(guó)際上首次在萬米深海底成功實(shí)現(xiàn)海水的“保壓取樣”。

萬米深淵的海水，有什么特別？又有何用處？科學(xué)家對(duì)萬米深淵的研究，會(huì)拓展人們對(duì)大海的認(rèn)知嗎？

【為什么要下深淵取水？】

深淵指海洋中深度大于6000米的海溝區(qū)域，全球共有37個(gè)深海溝，其中9個(gè)分布在西太平洋海域，其中超過萬米的有5條。這些海溝占全球海底總面積僅1%的區(qū)域，卻代表了45%最深海洋區(qū)域。

深海中還有許多未知的奧秘。例如，在這些陽光無法抵達(dá)的萬米深淵仍有生命存在，是怎樣的環(huán)境孕育了深海生命體？它們與環(huán)境之間的物質(zhì)能量交換是怎樣進(jìn)行的？深海熱液體系是如何孕育獨(dú)特的礦產(chǎn)資源和生物資源的？

“要弄明白這些問題，就需要對(duì)深海的原位水樣進(jìn)行分析，‘保真取樣’是第一步。”浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授楊燦軍說，所謂保真取樣，就是取回的水樣保持一相特性，包括壓力也要保持海底的壓力水平。

【深淵海水有什么用？】

據(jù)了解，目前取得的近2800毫升的保真水樣已經(jīng)交由中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所的海洋學(xué)家進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

“深淵的原位樣品，取上來分析以后就可以了解，有哪些營(yíng)養(yǎng)成分是生命必需的。”楊燦軍介紹說，有科學(xué)家認(rèn)為深海生命和水里的硫化氫、氫氣、甲烷、碳酸有關(guān)系，無機(jī)碳如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳繼而產(chǎn)生生命，是科學(xué)家一直在探索的問題，而保真水樣將為深淵底部化學(xué)環(huán)境和生命過程的研究提供有力支持。

【深淵取水“神器”什么樣？】

搭乘“探索一號(hào)”完成深海海水取樣的“保壓氣密取樣器” 由楊燦軍帶領(lǐng)的HOME團(tuán)隊(duì)研發(fā)完成。

“保壓取樣器搭載于萬泉號(hào)和原位實(shí)驗(yàn)號(hào)著陸器上進(jìn)行試驗(yàn)與應(yīng)用，分別在馬里亞納海溝和雅浦海溝總共進(jìn)行了13次深淵底部海水取樣。”參與了“探索一號(hào)”本次科考航次的浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授吳世軍介紹，除了其中一次采樣成功但沒有測(cè)量樣品體積外，其余12次取樣共采集到不同深度深海氣密保壓海水樣品3727.5毫升，其中萬米氣密保壓水樣2782.5毫升。

【深淵取樣難度有多大？】

記者在浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中看到了保壓氣密取樣器，由六根圓柱形保壓筒組合組成。據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)此次突破了超高壓雙向密封、樣品壓力維持與轉(zhuǎn)移處理等深海關(guān)鍵技術(shù)，解決了深淵水體采樣面臨的樣品保壓困難、氣體組分容易散失等難點(diǎn)。

“每個(gè)保壓筒在下海前，會(huì)充入去離子水和海底十分之一壓力的氮?dú)猓谶M(jìn)出深海、筒外壓力時(shí)刻變化的過程中，通過保壓筒結(jié)構(gòu)、雙向密封閥的精心設(shè)計(jì)，充分保證了筒內(nèi)所采集樣品的原位壓力保持不變，也保證了樣品的高純度。”楊燦軍說。

浙大研發(fā)的保壓氣密取樣器已經(jīng)能夠?qū)嶒?yàn)遠(yuǎn)程遙控，可以根據(jù)時(shí)間或海底環(huán)境變化情況，進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)取樣，取樣器所配備的電池則能夠支持在深淵中進(jìn)行近五十多次的取樣操作，已在美國(guó)MARS海底觀測(cè)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)月的序列取樣。

浙江大學(xué)是國(guó)內(nèi)最早開展深淵氣密取樣技術(shù)研究的單位之一，在863計(jì)劃和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助下，楊燦軍所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)十多年來一直致力于深海水體保真取樣技術(shù)的研究和應(yīng)用。

實(shí)際上，浙江大學(xué)研發(fā)的保壓氣密取樣器在國(guó)際上也已經(jīng)名聲赫赫，此前參與了多個(gè)國(guó)際深海科考項(xiàng)目，在超過6000米深的深淵取樣中頻頻打破同類取樣器的世界紀(jì)錄，這款取樣器在美國(guó)的科考界還有了一個(gè)昵稱——“Six　Shooter”。