体验在海底两千米住一个月:中国版“深海空间站”的魅力
想象一下,在海底两千米住上一个月,会是怎样一番独特体验?

先抛出一个有趣的问题:为什么浑身是肉的鲸鱼能够下潜到2000米的深海,而看似钢筋铁骨的潜艇却难以做到呢?

关键就在于谁更“实心”。潜艇内部需要留出空间供人员活动和设备安置,这就导致其内外压强不一致。一旦超过潜艇的承压能力,它就会被深海的巨大压力挤扁。

而鲸鱼就不一样了,它有着独特的生存技能,能够灵活调整自身结构。比如,鲸鱼可以通过压缩肺部,使体内压力与外界压力达到平衡;还能让静脉丛充血变大,减少体内空气,让自己变得更加“瓷实”。

通过这些巧妙的操作,鲸鱼实现了内外压力的平衡,深海的巨大压力也就无法对它造成伤害。
深海对人类有着巨大的诱惑,我们渴望长时间在水下世界进行探秘,但总不能把自己进化成鲸鱼吧?别担心,科技为我们提供了解决办法。科学家们打造了一个能扛住深海压力的“钢铁鲸鱼”——冷泉生态系统研究装置。

它也被称为海底实验室,或者更酷的名字——中国版“深海空间站”。这可是世界首个2000米级坐底式、可载人长期驻留的深海实验室。

那么,这个“深海空间站”到底有什么用呢?这要从冷泉这个神奇的地方说起。冷泉是指海底之下的甲烷、硫化氢和二氧化碳等气体,在地质结构或压力变化的驱动下,溢出海底进入海水的活动。

在冷泉周围,一大批生物(如管状蠕虫、贻贝、冷水珊瑚等)围绕着渗出的化学物质生存。它们不依赖光合作用,而是通过化能合成作用生生不息。这套独特的生命系统被称为冷泉生态系统,被誉为“深海绿洲”。

冷泉生态系统彻底颠覆了“万物生长靠太阳”的常识,具有重大的研究价值。然而,目前科学家很难对其进行深入研究,原因就在于缺乏一个能长期“蹲点”的深海原位实验室。而咱们的“冷泉装置”就建在冷泉旁边,为科学家们提供了梦寐以求的“深海根据地”。

这个“大家伙”是如何运转的呢?2025年2月28日,冷泉生态系统研究装置在广州市全面启动建设。它由中国科学院南海海洋研究所牵头申报并承担建设,计划用5年时间建成,包括4年的设计建造阶段和1年的设备集成调试、海上试验阶段。

该装置由三部分组成,分工明确:

1. 海底实验室分总体:主要由一个可在深海长期驻守的实验室构成。其最大工作潜深为2000米,排水量约600吨,最多可载6名人员(3名驾驶人员、3名科研人员)持续工作30天。

它的内部由5个互相串联的钛合金耐压壳体组成,每个球体都有不同的功能,包括科学实验舱、航行驾驶与作业操控舱、多功能探测舱、人员起居舱、电力及辅机舱。海底实验室的生命支持系统借鉴了空间站和潜艇的技术,顶上还配备了应急逃逸舱。万一发生意外,逃逸舱能载着6人浮上水面。在密闭环境下,逃逸舱可提供不少于6小时的空气,人员逃到海面上后,逃逸舱内还准备了3天的淡水和食物,方便他们等待救援。
2. 保真模拟分总体:科学家们不仅要在海底研究冷泉生态系统,还想在陆地上“复刻”一个。保真模拟分总体就承担了这个任务,它主要分为冷泉舱和可燃冰舱两部分。冷泉舱体水体高15米,可燃冰的舱体内部高3.6米。

冷泉生态系统里的泥、水、生物、微生物、可燃冰等“土特产”,会以“保真”的方式被带回陆地实验室。实验室将模拟深海的低温高压环境,以便长时间培养和观察冷泉生态系统。这样,实验人员就能在陆地上安全又方便地进行各种极限测试,比如调整甲烷含量、改变水中的pH值和温度等,从而了解冷泉生物的生存能力。这些实验对安全开采可燃冰至关重要。

3. 保障支撑分总体:由水面保障母船和研发与智慧管理中心两部分组成。水面保障母船负责海底实验室的海上载运收放、水面及水下综合保障、人员应急救援等任务。研发与智慧管理中心则负责冷泉装置的日常运维管理、出海作业时的远程指挥等。

工作时,保障母船将海底实验室驮到目的地,并精准地放到海底。需要时,还能为其充电、运送科研人员和关键样品。保障母船本身也是一个移动实验室,一些初步实验可以在船上完成。

这个庞大的项目可不仅仅是为了满足科学家的好奇心,它还能“沿途下蛋”,带来很多实际的好处:

✅探秘地球:冷泉装置对研究地球生命的起源有着重要作用;
✅助力“挖矿”:帮助我们搞清楚如何绿色、安全地开采海底的可燃冰;
✅探索“固碳”:研究冷泉生物独特的固碳本领,说不定能找到实现“双碳”目标的新路子;
✅升级装备:它用到的深海驻留技术,未来可以直接应用于深海油气、矿产的开发。

当然,这个“大家伙”不仅仅是咱们自己使用。未来,广州将以它为核心,邀请全球顶尖的科学家一起来海底探秘,共同破解那些困扰人类已久的科学难题。这将使广州成为世界深海科学研究版图上的重要一站。

等这个“深海别墅”建设完成,咱们的科学家就能在海底长期居住,和管状蠕虫、冷水珊瑚当邻居啦,想想都让人激动!

参考文章来源:广州日报新花城、新快报、中科院物理所、央视新闻、科技日报
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