近日，國際學(xué)術(shù)期刊《Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》在線發(fā)表了題為“The development and applications of a controllable lander for in-situ, long-term observation of deep sea chemosynthetic communities”的封面文章（如圖1所示），報道了中國科學(xué)院海洋研究所研制的多代深海坐底長期觀測系統(tǒng)，在我國南海冷泉連續(xù)多年布放，實現(xiàn)了對該區(qū)域高清影像資料、近海底理化參數(shù)等數(shù)據(jù)的連續(xù)獲取。
圖1 LOOP的研發(fā)及在我國南海冷泉區(qū)域應(yīng)用相關(guān)工作發(fā)表的封面文章
深海熱液/冷泉區(qū)域，是地球多圈層物質(zhì)與能量劇烈交換的區(qū)域，同時也是極端生命發(fā)育生長的區(qū)域，該區(qū)域逐漸成為多學(xué)科交叉的深海極端環(huán)境研究熱點，是地球科學(xué)與生命科學(xué)的新結(jié)合點，然而深海熱液冷泉區(qū)域的生物群落變遷、演化以及與周圍環(huán)境的相互影響均是長時序活動，目前基于ROV/HOV等水下潛器的短時、隨機考察無法滿足以上過程的長時間連續(xù)觀探測需求。
為此，研究團隊突破水下耐腐蝕技術(shù)、能源管理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，探索新型水下布放及回收模式，研制了多代深海坐底長期觀測系統(tǒng)（Long-term ocean observation platform, LOOP），實現(xiàn)了對觀測區(qū)域高清影像資料、近海底理化參數(shù)及保壓流體樣品等數(shù)據(jù)樣品的綜合獲取。
如圖2、3所示，與以往的自由落體式的著陸器不同，研究團隊研制的LOOP為實時視頻指導(dǎo)的纜放式著陸器，布放時通過搭載的水下高清攝像頭實時觀測落點位置，通過科考船的配合，可較為精確地控制布放位置，并且在海底著陸后仍可通過同軸纜根據(jù)實際情況調(diào)整觀探測參數(shù)，保障最優(yōu)的觀探測效果；回收時通過同軸纜直接回收。LOOP在設(shè)計之初，已經(jīng)考慮到各類商業(yè)化傳感器、自研原位探測裝備等科學(xué)負載的通訊、供電需求。研究團隊研發(fā)的深海多通道激光拉曼光譜探測系統(tǒng)（Multi-RiPs）多次搭載深海坐底長期觀測系統(tǒng)布放于我國南海冷泉區(qū)域，在“發(fā)現(xiàn)”號ROV的輔助下，布放拉曼探頭、進行原位實驗，并進行長期、原位、連續(xù)探測。
圖2 LOOP的布放模式
圖3 LOOP的回收模式
自2016年起，研究團隊研制的多代LOOP已先后多次布放于我國南海冷泉區(qū)域，其中單次最長連續(xù)布放天數(shù)達659天（有效工作時間414天），累計水下布放時間為1070天。通過獲取的數(shù)據(jù)資料，發(fā)現(xiàn)鹽度和溶解氧含量在冷泉噴口附近的水平和垂直方向上具有很強的空間異質(zhì)性，環(huán)境參數(shù)的空間異質(zhì)性可能是冷泉區(qū)域化能合成群落空間分布不均的主要驅(qū)動因素之一。LOOP提供了一種創(chuàng)新、可控的布放和回收模式，有望成為原位、長期、連續(xù)通用水下觀探測平臺。
中國科學(xué)院海洋研究所副研究員杜增豐為文章第一作者，正高級工程師欒振東、研究員張鑫為文章通訊作者。研究得到了中科院A類、B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項、國家自然科學(xué)基金、“科學(xué)”號高端用戶項目、中國科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心重點部署項目、泰山青年學(xué)者計劃等項目聯(lián)合資助，以及“科學(xué)”號船隊、“發(fā)現(xiàn)”號ROV運維團隊的支持。
相關(guān)成果及鏈接如下：
Zengfeng Du, Xiong Zhang, Chao Lian, Zhendong Luan*, Shichuan Xi, Lianfu Li, Liang Ma, Jianxing Zhang, Wenzao Zhou, Xiufeng Chen, Zhijun Lu, Chuanbo Wang, Yu Chen, Jun Yan, Xin Zhang*. The development and applications of a controllable lander for in-situ, long-term observation of deep sea chemosynthetic communities[J]. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2023, 193: 103960.
https://doi.org/10.1016/j.dsr.2022.103960
Zengfeng Du, Shichuan Xi, Zhendong Luan, Lianfu Li, Liang Ma, Xiong Zhang, Jianxing Zhang, Chao Lian, Jun Yan, Xin Zhang*. Development and deployment of lander-based multi-channel Raman spectroscopy for in-situ long-term experiments in extreme deep-sea environment[J]. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2022, 190: 103890.
