海洋科普进行时

　　
    继今年6月神舟十号在太空面向中小学生开展太空授课和天地互动交流后，10月19日上午10时，正在远航的中国地质调查局广州海洋地质调查局的“海洋六号”科考船，通过卫星开展了一次特殊的“太平洋—广州”海陆科普课堂，并与广州市近百名中学生进行了互动交流。

　　此次活动由中国国土资源报社、广东省科学技术厅、广州海洋地质调查局、科技日报社等共同主办，中国科技报道全国视频联盟、广东省科技信息中心承办。船长蓝明华、科考队员朱峰、李琦、于彦江依次为中学生们讲授了“海洋六号科考船、大海有多深？深海大洋有那些矿产资源以及怎样进行海洋矿产资源勘探”等内容。

　　我国自主生产的海洋调查船——“海洋六号”

　　蓝明华：远洋船长，“海洋六号”船党支部书记，35岁，大学本科，航海技术专业，多年航海经验，连续三年参加中国大洋科学考察。

　　“海洋六号”船是由我国自主设计、自行建造的第一艘具有国内一流、国际先进水平的综合调查船，于2007年8月开工建造，2009年10月正式交付使用，可以在全球大部分海域进行科考作业。

　　自2009年10月入列以来，除了在南海执行科考任务外，“海洋六号”船还执行了中国大洋第23、27航次等重大科考任务，横跨北太平洋，并取得丰硕的科考成果。值得一提的是，中国载人深潜器“蛟龙号”进行5000米级和7000米级海试期间，“海洋六号”船甘当幕后英雄，为“蛟龙号”下潜提供技术保障和警戒护航任务。今年5月，“海洋六号”船再次远赴太平洋执行中国大洋第29航次的科考任务，到今天已经离开广州130多天了。

　　经过4年的实践证明，“海洋六号”船的整体性能良好，具有优越的操纵性、良好的适居性，先进性得到充分体现。

　　优越的操作性是如何体现的呢？和普通的商船不同，海洋六号船采用电力推进系统、动力定位系统等先进技术和设备，可以实现原地旋回、平移等操作，操纵性能非常优越。

　　受风和流的合力影响，船在没有动力的情况下，是大致朝一个方向漂流移动的。动力定位系统的工作原理即：计算机通过收集各种传感器信息，实时计算出船舶受风流影响的漂移合力，然后给机器设备下达指令操纵船舶，产生一定大小的推力来抵消风流合力的作用，使船舶稳定在某一点。最大精度可达到2米以内，可以说是纹丝不动。

　　在过去，传统的海底科考作业通常是在漂航状态下进行的，等调查设备到达海底时，船舶可能已经漂移原来的中心点几公里远，作业精度大打折扣。动力定位系统的应用，给海洋科考作业带来革命性的变化，毫不夸张地说，实现了大海捞针，大大提高作业的精度和安全系数。

　　随着现代航海技术的高速发展，除了动力定位系统外，“海洋六号”船还配备其他先进的航海设备如电子海图、船舶自识别系统等，为船舶的航行安全提供了保障。

　　和陆地工作制度不同，“海洋六号”船只要离开码头，机器都是24小时运行，所有科学考察作业也是不分昼夜进行。

　　大海有多深？

　　朱峰：多波束测量专业负责，26岁，声学硕士。

　　相信大家对大海都不会陌生，大海的波澜壮阔一定给大家留下了深刻的印象。在一望无际的海面下，海底是什么样的呢？

　　从太平洋的海底地形图上我们可以明显看出，海底其实跟陆地是一样的，那里既有起伏的山脉，也有广阔的平原。那么，大海到底有多深呢？

　　去过海边游泳的同学都知道，当我们沿着沙滩走向大海的时候，海水会变得越来越深，到了远离陆地的大洋就会有几千米深。“海洋六号”调查船现在位于中太平洋，这里的深度是5200米。大海中最深的地方，超过了1万米。

　　怎么样才能知道大海的具体深度呢？很早以前，人们用带有刻度的竹竿来观测水深，竹竿够不着的地方，就用绳子系着一个重锤进行测量，这些原始的测量手段比较直接准确，但是，对于水深较大的地方就无能为力了，而且它们的测量效率太低了。

　　随着科学的发展，人们发现声波可以在水中很好地传播，于是就想到了“回声测深”的方法。原理很简单，就是从测量船发射一个声波，声波传播到海底后，又会反射回测量船。

　　声波从发射到海底后反射回到海面的时间是能够记录下来的，而声音在海水中传播的速度是可以测量的可知的。这样我们就容易地知道声波在海水中旅行的距离，而这距离的一半就是我们要测量的水深了。

　　用声波进行测深的技术就叫做回声测深技术，它突破了原始的测深手段的限制，广泛应用于航海、军事、海洋工程、海洋科学调查与研究中。目前，回声测深技术已经发展成为多波束测深技术，一次发射声波可以获得几百甚至上千个位置点的水深。“海洋六号”调查船就有这种设备——多波束测深系统。

　　在中学教科书上介绍的地球最深处是马里亚纳海沟，最大深度是11034米，这个数据是1957年苏联人用回声测深仪测量得出的结果。去年，“海洋六号”调查船也到过这里，我们使用船上最先进的多波束测深系统对马里亚纳海沟进行了测量，测得的最大深度是10923米。这个数据和2000年美国科学家测量的结果10920米非常接近。看来，地球最深处为11034米这个数据要被我们改写了。

　　深海大洋有几千米深，在这么深的地方，会有什么我们想象不到的东西呢？下面，我给大家讲一个有趣的实验：

　　大家请看我手中的这块泡沫，我们把这块泡沫随设备放到了到5000米深海，等到这块泡沫再出现在我们眼前的时候，它就变成了一个只有原来体积十分之一的硬块。显然，泡沫在海底被压缩了，这是为什么呢？这就是我们在物理书中学到压力和压强了。在5000米的海底，物体表面要承受大约500个大气压的压强，也就是说在手指大小的面积上，承受大约500千克的压力。于是我们的泡沫就这样被压缩了。

　　在几千米的深海中，虽然压力很大，但同样会有生物的存在。我们在2000米海底进行作业时拍摄的视频就可以很清楚地看见画面中游动的鱼。

　　深海大洋有哪些矿产资源？

　　李 琦：调查副技术负责，29岁，硕士学位，物理海洋专业，多年海洋科考经验，连续3年参加大洋科学考察航次。

　　我们都知道在陆地上蕴藏着丰富的能源和矿产资源，分布有许多油田、煤田、铁矿、金矿等。那么，在茫茫大海之下，是否也蕴藏着这些能源和矿产资源呢？答案是肯定的！

　　海洋中不但有石油、天然气等能源，而且还蕴藏着一些在陆地上不太常见的能源和矿产资源，如，广海局在南海发现的天然气水合物（也叫“可燃冰”）。此外，随着科学家的不断探索，在广阔的海洋中，我们还发现了富钴结壳、多金属结核、海底热液硫化物三种重要的固体矿产资源。

　　三种固体矿产资源在海底是怎么分布的呢？又都蕴含多少重要的金属呢？

　　在陆地上有高山也有盆地，海底也跟陆地上一样，分布着许许多多大大小小的海山，有平顶海山，也有尖顶海山。富钴结壳就生长在这些海山的表面，而且非常薄，只有几厘米到十几厘米那么厚，却是生长了几千万年才形成的，蕴含着钴、镍、铜、锰等非常重要的金属，其中钴的含量特别高，是陆地矿床的十几倍。因此，具有非常重要的价值。

　　多金属结核形状像菜花，表面比较粗糙，半径也就几厘米长。它们在深海盆地的一些区域密密麻麻地分布着，储量非常大。这种多金属结核所蕴含的金属元素跟富钴结壳差不多，只不过钴的含量稍微低了一些。

　　海底热液硫化物主要分布在洋中脊上，蕴含着如金、银、铜、铅、锌等多种金属元素。洋中脊分布在大洋中，是绵延上万公里长的海底山脊和隆起，在太平洋、大西洋和印度洋都广为分布。在洋中脊上的某些区域现在还进行着岩浆喷发。

　　自上世纪80年代开始，我国通过30多年的大洋调查工作，已经对富钴结壳、多金属结核、热液硫化物三种资源进行了深入的科学考察与研究，并按照联合国有关机构的规定，成功申请并获得了三块矿区，包括位于东太平洋的多金属结核矿区，西南印度洋的海底热液硫化物矿区以及今年刚刚申请获批的我国第一块富钴结壳矿区。

　　目前，“海洋六号”船正在太平洋海域海山区进行富钴结壳资源调查。

　　怎样进行海洋资源探测？

　　于彦江：调查技术负责，30岁，硕士学位，地质工程专业，多年海洋科考经验，连续3年参加大洋科学考察航次。

　　海底蕴藏着丰富的资源，和陆地一样，海底资源的分布也是不均匀的。这就需要我们探测海底哪些地方的资源是特别丰富、具有开采价值的。

　　以锰结核和富钴结壳为例。锰结核来自于东太平洋海底，富钴结壳来自于西太平洋海底。大家一定很好奇，我们是如何从几千米深的海底获取这些岩石矿物标本的。

　　通过数千米长的钢缆，我们把箱式取样器吊放到海底，此时，箱子底部是打开的。由于海底表层是一层很软的泥，箱子又比较重，因此箱子到达海底时，会陷进软泥中。在离开海底时，箱子的底部会自动合拢，取样器收回船上时，就能得到锰结核了。

　　富钴结壳的获取手段则完全不同。锰结核是长在软泥上的，箱子能砸进软泥取得结核。但富钴结壳是长在海底坚硬的岩石上，箱子砸不进去。因此，需要通过钻探来获取。我们利用光缆把钻机设备放到海底。设备上有摄像系统，光缆能把海底摄像画面传到船上，我们就能进行可视化钻进，取得富钴结壳岩芯。

　　锰结核和富钴结壳两种资源的共同点是分布在海底表层。但有些海底资源不是分布在海底表面，而是在海底以下一定深度的地方，如石油和天然气。这种情况下，我们还需要利用间接的方法探测海底资源。在医学上，医生可以通过照X光判断病人是否骨折，这就是了解身体内部结构的间接方法。相似地，我们也能通过一些物理波场，代替我们的眼睛，把海底看个透彻。

　　再给同学们介绍一下利用地震波这种物理场探测海底资源的方法。

　　在海面上，我们通过人工发射地震波，可以探测海底资源。地震波穿过海水在海底地层中传播，当遇到物理性质不同的分界面时，就会产生反射波，水面地震接收系统把这些反射波记录下来，经过分析、研究，就能将海底不同地层的分布情况了解得清清楚楚。海底石油、天然气、可燃冰等资源大部分都是通过这种手段进行探测的。

　　当然还有更加直观地了解海底的方法。如，海底摄像调查。利用光缆将摄像设备吊到海底，可以进行海底摄像。与可视化钻探不同，可视化钻探是在某一个地方定点摄像，船是不动的。而摄像调查是沿着几十公里的路线进行摄像，边开船边摄像。

　　随着科学技术的发展，机器人也被应用到海底科学考察了。如，“海洋六号”船上的变形金刚“海狮号”，它的眼睛能将看到的海底画面实时传回船上。另外，它的手还能在海底抓取深海泥和岩石。我们还可以将其他探测设备放到机器人身上，对海底进行近距离的探测。将来，进行海底科考的水下机器人必然会朝着更加智能的方向发展。

　　海洋资源探测技术，日新月异，种类很多。希望同学们将来勤于思考，不断创新，能够开发出更多的探测海洋矿产资源的方法，寻找到更多的深海宝藏。

　　太平洋上一讲台

　　陈惠玲

　　10月19日上午10时，5位科普授课老师集体亮相“海洋六号”船驾驶台。

　　“海洋六号，你们好！”当大屏幕上出现了“海洋六号”科考队员时，近百名广州市中学生整齐地爆发出雷鸣般地问候。

　　“太平洋—广州”海洋科普课堂，一开始就出现了令人激动的场景。

　　“海洋六号”科考船从5月28日离开广州，已经在太平洋上工作了近5个月，此刻，通过卫星连线，“海洋六号”在中太平洋某海域与广州市的百名中学生面对面，开始了一堂具有特殊意义的海洋科普课。

　　“海洋六号”船的“娘家”——广海局对这次海陆授课非常重视，从今年7月开始筹划，专门指派局总工程师杨胜雄从技术上给予保障，先后尝试采用广海局指挥中心的VSAT系统等多种视频连接的可行性，并加快局指挥系统的建设，更换租用的卫星，与“海洋六号”实现了视频、内外网、电话的直通。

　　10月14日，按照工作计划，“海洋六号”发现，19日原计划工作海区可能超出卫星有效覆盖范围。对此，广海局决定适当调整作业计划，保证科普课堂如期开课。

　　来自广州市恒福中学、第113中学、第97中学以及广州海洋地质调查局海洋科考队员的子弟们，近百人在广州海洋地质调查局7楼会议厅聆听了这精彩一课。

　　授课结束后，同学们还向科考队员进行了提问，如中国大洋科考取得哪些进步、马里亚纳海沟科学考察的成果等问题，科考队员们进行了一一解答。多次担任首席科学家的何高文教授，对摆放在现场的深海矿产样本，也一一作了介绍。为了激发同学们投身海洋地质事业，广海局局长温宁还专门向参加科普课堂的3所学校赠送了“海洋六号”船模。

　　“海洋六号，早日凯旋……”，1小时20分过去了，同学们和大屏幕上的海洋六号科考队员挥手告别。跨越太平洋的远洋课堂在万里海陆之间，架设起一道探求海洋知识的桥梁。

　　海上备课忙

　　——“海洋六号”海洋科普课堂准备小记

　　刘 维

　　海上课堂其实是“海洋六号”的传统之一。在大洋科考中，“海洋六号”船的成员来自五湖四海，专业背景各不相同。通过举办主题多样、形式不拘的专题讲座或者学术交流，一方面能够拉近彼此之间的距离，增加团队凝聚力；一方面也能够帮助大家拓宽眼界，丰富知识。

　　但海洋科普课堂网络直播活动，有别于这些已经成为科考队员生活一部分的课堂。这次海上课堂的对象，是远在万里之遥的广州的莘莘学子们，而且各大电子媒体将进行网络直播。

　　在航次进行中，“海洋六号”接到了海洋科普课堂网络直播的新任务。大家顿时感受到沉甸甸的压力。

　　但大家更深深意识到，这是一次多么难能可贵的机会。这不是一堂普通的“海上课堂”，而是一次把海洋地质工作展现给年轻人、展现给全社会的难能可贵的机会。今时今日，海洋强国旋律铿锵，海洋地质工作在经济社会发展中，发挥着越来越重要的作用。只是，这项远在深海大洋进行的艰苦工作，意义重大，却鲜为人知，亟须通过一种人们喜闻乐见的形式，唤起全社会的关注，进而吸引年轻人投身海洋事业。

　　因此，如何能够通过一堂课，让中学生们了解海洋地质工作，燃起他们对这项工作的兴趣和热爱，是“海洋六号”船从临时党委成员到每一位普通科考队员都深深思索的一个问题。

　　“海洋六号”是一艘怎样的科考船，大海有多深，海底有哪些资源，这些资源又是如何被勘探发现的？反复交流后，授课主题被确定下来。

　　科考任务繁重，几位授课老师见缝插针地备着课。他们不是专业教师，尽管对海洋地质专业知识如数家珍，但要写成通俗易懂、深入浅出的教案，却不容易。他们数易其稿，力图内容丰富、扎实，能够全面反映海洋地质科学调查的全貌；追求语言生动、贴切，能够深入浅出地把专业知识传递出去；训练授课姿态，力求达到专业教师的水准。

　　不仅仅是几位授课老师，这项工作需要更多人参与。船上进行了明确分工。临时党委书记孙雁鸣变身导演，二副黄棉煜负责灯光，摄像、镜头切换、卫星连线，一众人等分工有序。

　　然后是反复地试讲、调整。第一次试讲在会议室进行。镜头前，人人紧张，个个不自然。首席科学家刘方兰和朱峰一紧张就忘词儿，船长一紧张就挠胳膊，于彦江板着一张脸，李琦倒是挺自然，只是坐不住……

　　看着视频中的自己，大家都忍不住笑了起来——讲课真是不容易！

　　几天后，大家来到驾驶台，真刀实枪地现场“演习”一次。这次，众人的表现自然了很多，词也顺了，表情柔和了，肢体语言自然了，效果不错。

　　值得一提的是，就在9月末，“海洋六号”的通信系统迎来了升级换代。国际海事卫星通信系统的运用，为卫星连线授课提供了技术上的支持和保障，一方面降低了经济成本，一方面也提高了信号传输速度和画面质量。

　　在太平洋—广州的课堂上，让我们共同欣赏一堂精彩的海洋科普课堂网络直播。