告诉你!广州科学家是这样拍到南极海底“高清照”的

南方都市报

中国时隔26年后再次开展南极海域综合地质与地球物理调查,广州海洋地质调查局科学家揭秘背后故事。图为科考船海洋六号靠泊智利蓬塔。受访者供图

4月14日,珠江口海洋地质专用码头举行了隆重仪式,热烈欢迎顺利完成2016年深海地质航次、中国大洋41航次和中国第33次南极科学考察航次任务返航的中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋六号”科考船及全体科考人员。这次南极科考,也是中国自1991年后时隔26年,再次开展南极海域综合地质与地球物理调查。

232天航程近7万公里,“海洋六号”首次进入南极地区,科学家们都经历了什么,在南极又有哪些收获?近日,广州海洋地质调查局的“海洋六号”首席科学家助理付少英以及“海洋六号”船长蓝明华接受南都记者独家专访,揭秘此次南极科普背后的故事。

参与科学家仅3人

参与过26年前的南极科考

2016年7月8日,全球首艘综合地质地球物理调查船“海洋六号”从珠江口出发,横跨太平洋,穿过赤道,驶过风云变幻内水道,穿越德雷克海峡,来到南极半岛海域。232天航程近7万公里,这次也是“海洋六号”入列以来,调查时间最长、参航和轮换人员最多、作业区域跨度最广、航行条件最复杂的一个航次。“海洋六号”首次进入南极地区,在35天的科考中,经历了从未遇到过的高活跃度、高强度的气旋和密集的浮冰等诸多挑战和考验。据了解,此次科考队把气象保障和航海保障作为重点,在气象保障方面特别聘请了国家海洋环境预报中心的资深气象预报员许淙研究员,并聘请了中国极地研究中心“雪龙”号船沈权船长作为航海顾问。

为何此次科考选择南极?“从科学意义上说,南极是人类影响、干扰最少的地方,号称是人类净土,这个对我们科学研究来说很重要。要找一个不受人类干扰的环境,南极是最好的地方。”付少英博士说。据了解,中国上次对南极开展海洋地质地球物理综合科考还是26年前。付少英告诉南都记者,26年前的那次科考积累了非常好的第一手资料,但随着时间的发展,一些新的技术手段增加以后,已经不能再满足于原来的认识,需要更进一步地研究。“例如地震探测这一块,无论是对地层的分辨率还是研究的深度,现在都需要也有条件做得比以前更深入。”

对冈瓦纳大陆的探秘,也是南极吸引科学家们前往的一个重要原因。据了解,以前整个地球的大陆板块是连在一起的,后来分开了,南极是冈瓦纳大陆的一部分,“在地质研究中,冈瓦纳大陆裂解是一个非常有意思的地质事件,国内外很多科学家都对此非常感兴趣,包括我们。”早在2015年,广州海洋地质调查局的科学家们就开始着手准备此次南极科考。

此次参与科考的科学家中,仅有3人参与过南极科考,其它科学家对于南极来说都是新兵。“首先我们觉得应该是有保障的,不会让大家冒着生命危险去。”但作为领队之一,付少英坦言,由于对这个地方是陌生的,也担心出现科考队员冻伤,或者摔伤的现象。“其实从穿过德雷克海峡到回到德雷克海峡,我们一直都是担心的,因为背负着72个人安全的责任。”

填补了我国在高纬度寒冷海域相关探测的空白

科考队此行前往南极不仅积累了丰富的航海经验,科学家们也采取多样的调查手段,在被称为“人类净土”的南极收获颇丰,取得不少突破性的进展,拿下了多个“首次”成果。据付少英介绍,此行科考首次对南极海域进行了大面积、高精度、高分辨率的地球物理调查,为研究南极地质演化与全球气候变化关系奠定了基础。

同时,首次给南极海底近20000平方千米“高清拍照”。开展大范围、立体式的多波束海底地形探测,通过把仪器安装在船底发射声波信息,通过反射回来的声波信息获得海底地形数据。获取了南极海底近20000平方千米三维地形地貌高精度资料,可为后续科学考察和船舶航行提供水深数据。另外,还填补了我国在高纬度寒冷海域相关探测的空白,应用我国自主研发的地热探针,采获到南极海底地热流实测数据,为研究地形构造和地壳活跃性提供信息。

这些都是科学家们通过南极海底出的“考卷”取得的成绩。“我们一开始乐观地以为取样是泥状沉积物,以为很容易取样。结果尝试了很多次才成功。”事实上,在南极调查过程中,科学家们还是遇到了一些没有预料到的状况。比如付少英介绍,在海底地质取样过程中,南极海底的冰碛物和砾石特别多,给取样增加了难度。

档案

“海洋六号”是综合地质地球物理调查船

“海洋六号”是我国自行设计和建造的,集地震和地质等多项调查功能于一体的综合地质地球物理调查船。该船总长106米,型宽17.4米,型深8.3米,设计吃水5.5米,设计排水量4655吨,最大排水量4953吨,可在国际海域无限航区开展调查。“海洋六号”采用电力推进系统、动力定位、全回转舵桨等国际先进技术,配置了深海水下遥控探测系统、深海取样分析、深水多波束测深系统、深水浅地层剖面系统、长排列大容量高分辨率地震采集系统等多种高科技调查设备,并配有我国自主研发的4500米级深海无人遥控潜水器“海马号”等,装备条件先进。

揭秘

35天科考寻找南极地质

演化史关键性直接证据

此次南极科考是“海洋六号”自2009年入列以来首次执行极地陆地考察任务,也是中国南极科考一次“由海向陆、海陆结合”的地质考察活动。“由海向陆、海陆结合”是“海洋六号”此次任务的一大特点。因此,在南极海域35天的科考过程中,科学家们兵分两路:一路继续留在船上完成海洋科考任务,另一路10人则登陆乔治王岛5天,开展南极陆地野外地质踏勘,为综合调查研究南极的地质演化史寻找关键性直接证据。

船上:

面临最大威胁

南极低温影响设备运作

留在船上的科学家们要做哪些事?付少英举例说:高分辨率多道地震是海洋地质科考的一个常用调查手段,要在海水里放一系列的检测器,上面再通过一组气枪组成的震源系统向水体里发射气压信号,实际上就是激发一次人工地震,来模拟实际地震的情况。(声波)穿过海水和地层以后会传播,并会反射不同的信息回来,科学家们通过检测反射回来的信息就可以判断地层结构。多波束测量则是把仪器安装在船底,发射一些声波信息,通过反射回来的声波信息来获取海底地形数据。“海洋六号获得的那些很漂亮的海洋地形图就是多波束做的。”

据介绍,这次“海洋六号”远赴南极科考,是我国第一次对南极海域做的高精度、高分辨率的海底地形地貌调查。除了高分辨率多道地震、多波束测量外,还有浅层剖面测量、海水的温盐深(CTD)测量、海底热流测量、多手段的地质取样、登陆考察等调查手段,获得了南极海域宝贵的地质地球物理实测资料。

对于极地科考来说,除了南极气旋和浮冰会对科考船产生影响外,科学家在作业过程中面临的最大威胁,就是南极的低温对调查设备的影响。“温度太低了,常常会影响设备的运作。”付少英回忆,有一次,测量海水温度、盐度和深度信息的CTD调查设备,作业完以后取上来,发现读不了数据,“一开始我们以为设备坏了,后来才知道数据都记录下来了,只是温度太低读不出来。放了一段时间以后数据读出来了。我们以前在其它海域科考的时候都没遇到过这个情况。”

还有一次,科学家们在甲板举行升旗仪式时,把面罩取了下来,“就短短的20分钟里,风吹打在脸上犹如刀割。”付少英说,尤其是后甲板的作业人员,克服低温和大风的影响有很大难度,“他们一直在温度那么低、风那么大的环境里工作,而且作业的时候甲板上往往结了冰,队员的工作鞋防滑并不足够。”

陆地:

登陆那几天天雾蒙蒙的“没看到南极大陆美景”

付少英等10位科学家的陆地地质考察以长城站为基地,考察区选择在乔治王岛。中国长城站于1985年选址乔治王岛建立,是南极科学考察的重要地点。长城站给科考人员提供食宿以及气象信息。“对于南极科考来说,气象保障非常重要。如果要打算外出考察,出发前就要根据气象信息判断是否适合去野外。长城站也会告诉你去野外应该注意什么。”

海洋六号在南极科考的时候,正好是南极的夏季,气温0摄氏度左右。在付少英和科学家登陆的那5天里,基本上每天都有暴风雪,其中有3天是明显的暴风雪。“我们平时看到的雪都是往下飘的,那里的暴风雪是横着吹的。”

即使这样恶劣的气候条件,依然无法阻挡科学家们外出科考。在得到气象信息后,科学家们会沿着设计好的路线定点跑野外,到定点观测地质现象和取样,比如对化石、火山岩采样,对断层的分布、走向观察测量。“我们一般8点半出去,下午4点半到5点左右回来。早上出去时都会带上一天的‘干粮’。”

南极多山。遇到暴风雪的时候,科学家们就找到一些山,避到山后,不去迎着暴风雪。“乔治王岛很小,总的来说还是安全的。”“我们登陆那几天天气不好,天雾蒙蒙的,”付少英说,科学家们开展陆地科考难度很大,每天都是在大风、雨雪中进行科考,在陆地上并没有欣赏到往日在电视上看到的南极大陆美景,整个乔治王岛看起来就是雾蒙蒙的一片。“正好我们回到船上那天就看到了阳光。当时是夏天,极昼现象比较多,当地时间11点日落,早上3点天就亮了。”

现场

极地气旋加海面浮冰

让“老司机”也捏把汗

与其它海域的科考相比,南极科考的最大难度何在?“躲避极地气旋和浮冰,尤其是极地气旋,”付少英和蓝明华几乎异口同声。蓝明华称,实际上这次“海洋六号”首次赴南极科考所面临的最大挑战,就是频繁的极地气旋带来的海面涌浪和极地海域的浮冰。

在南极海域呆了35天

避风18天,作业17天

“在南极海域(南纬60°以南)呆了35天,避风18天,作业17天。”也就是说,“海洋六号”在南极海域超过一半的时间,科考都在“和时间赛跑、和气旋周旋”。作为船长,蓝明华必须保证“海洋六号”的航行安全和科考作业安全。最令他“头疼”和担心的,就属气旋了。

蓝明华介绍,在整个南极考察期间,海洋六号“六进六出”作业工区,长城湾、波特湾、海军湾、欺骗岛、希望湾等都曾是“海洋六号”的避风锚地。“你看,这是我们在欺骗岛避风的时候遇到的暴风雪。”他手机拍的视频里传出呼啸的风声,画面里的雪粒就如他们介绍的,密密麻麻直接横着打在驾驶台视窗玻璃上,从驾驶室望向外面一片白茫茫,能见度极低。

令蓝明华记忆犹新的,是1月20日“海洋六号”驶进南设得兰群岛的欺骗岛避风时遭遇的一次气旋。当时气象预报说,气旋马上要来了。为了保证航船安全,船长蓝明华决定在作业地附近的欺骗岛就近避风。“之前就听说欺骗岛是U形的,像马蹄一样,只有一个口。”蓝明华没想到这个入口竟然这么窄,只有百余米宽。“还是很惊险的,走着走着好像没路了。”

对于106米长、17.4米宽的“海洋六号”来说,在刮着6-7级大风、还有浅滩暗礁的影响下,安全顺利开进欺骗岛并不是件容易的事。

蓝明华回想通过欺骗岛狭窄入口的情景,“就像科考队员说的,手都能摸到两岸的悬崖一样”。“突然间峰回路转,柳暗花明,山门就打开了。”“海洋六号”通过入口后,气旋还没抵达,里面是另一番景象。“平静得像湖一样,风光很美,”付少英形容,周边的山峰就像水墨画。

但平静之后出现的,就是蓝明华所说的,“在南极海域躲避气旋最艰难的一次”。“海洋六号”驶进欺骗岛避风不到半小时,和船上的气象预报预测的一样,马上就乌云密布,能见度降低,风力也渐渐加大———暴风雪来了。大雪下了一整晚,第二天早上,就出现了蓝明华拍摄的视频中的景象。那时欺骗岛湾内的风力达到9级,甲板上积满了雪。虽然在气旋来之前驶进了欺骗岛,但那一晚“海洋六号”并没能顺利抛锚避风。因为水很深,抛不了锚,加上当晚风大雪大,阵风11级,最大风力接近12级。船头必须一直迎风慢速顶着,才能把定舵避免侧面受风。直到第二天中午风力才逐渐减小,“海洋六号”到当日下午两点半才离开欺骗岛。

“海洋六号”不具备破冰能力

浮冰出现对航行安全有很大威胁

除了气旋,浮冰给南极航行安全和科研调查也带来不少困扰。“有一段时间,航海雷达显示器上布满了密密麻麻、大大小小的冰山或浮冰,船本身的安全都不能保证了,更别说调查。”付少英解释说,“船长当机立断,停止作业,转移到安全水域进行调查作业。”蓝明华补充,“海洋六号”只具有抗冰能力,不具备破冰能力,浮冰的出现对航行安全和作业有很大威胁。

“就算船能勉强过去,我们在船后面水下5米拖着一公里多长的电缆,一直跟着船走的,也会受到影响。”他所说的“电缆”正是科考调查的设备之一,用于高分辨率多道地震,在海里也会受浮冰影响。1月17日,“海洋六号”刚准备离开锚地,一条厚薄不一的浮冰带拦住了锚地的出口。科考队始料未及———当时是南极的夏季,他们并没想到会遇上如此严重的浮冰。

而面对这种情况,“海洋六号”没法像具有破冰功能的“雪龙号”一样前进。“我们心里也拿不准要不要过。”伴随了“海洋六号”8年、有十多年航海经验的蓝明华坦言,“海洋六号”从没有过极地冰区航行经验,面对横在出口的浮冰带,其所谓抗冰能力,也就是只能在浮冰中间慢慢穿行,“如果是很厚的冰,要过去是很危险的”。

“这时候航海顾问起到了很关键的作用。他知道我们有抗冰能力后,认为可以在(冰)比较薄的地方慢速驶过。”此行的航海顾问是“雪龙”船的老船长沈权,拥有15次南极、4次北极的航行经验,他的判断给大家吃了颗定心丸。“虽然两三分钟就过了浮冰带,但是那两三分钟对我来说也是煎熬。”首次带领“海洋六号”在南极航行的蓝明华,在过浮冰带的时候还是有点紧张,“理论上我们的船是有抗冰能力,但是还没有得到实践的检验,不知道行不行,所以心里还是没底。”

“当我们的船撞上去(浮冰带)的时候,就像搁浅一样,船速马上就下降了,一下降船就基本上不动了。”蓝明华悬着一颗心,捏了一把汗。“我们马上加点速度,保持足够的推力慢慢把冰推开,就这样在行进中把冰慢慢地往两边拨。”100多米的浮冰带,两三分钟的行驶,如今回忆起来,蓝明华仍然心有余悸。

“只要螺旋桨没问题,就没问题了。”穿过了浮冰带,他立马和机舱人员确认了螺旋桨没有受到影响,这才松了一口气。他解释说,破冰船的螺旋桨不怕冰,非破冰船的螺旋桨没有防护装置,如果冰进去了,容易损坏螺旋桨,会非常危险,而在南极这样的极地环境下,如果机器出问题是非常被动的,离最近的修船的地方都很远,所以必须确保机器不出故障。

出品:南方都市报科学新闻工作室

主持:陈养凯

采写:南都记者吴璇 向雪妮 实习生 陈艺娜

通讯员陈惠玲朱夏

本版图片由受访者提供

编辑 张西陆
加载全文
版权声明:未经许可禁止以任何形式转载
热门评论
快来抢沙发

    继续阅读
    还没看够?打开南方+看看吧
    立即打开

    创造更多价值

    立即打开