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鉆到海底“窺探”地球:大洋鉆探有多牛

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新華社“決心”號2月14日電(記者張建松)一望無際的美麗南海再次迎來了藍色的“決心”號,中外科學家在這里開展第三次大洋鉆探。近半個世紀以來,利用大洋鉆探的先進技術,科學家鉆到海底“窺探”地球,創造了深海和地球科學一個接一個學術亮點。

從夭折的“莫霍計劃”到大洋鉆探

打一口深井,打穿地殼和地幔的分界面—莫霍面,看看“原位”的地幔究竟長什么樣?上個世紀五十年代,美國科學家提出了雄心勃勃的“莫霍計劃”。但在付諸實施近十年后,因經費遠超預期而夭折,“莫霍鉆”最終變成了“烏有鉆”。

但有心栽花花不開,無心插柳柳成蔭。雖然科學家的“莫霍鉆”夢想至今仍未實現,但為此而發展起來的大洋鉆探技術,卻提供了一種新穎直接的“窺探”地球手段,為人們打開了一扇全新的科學研究之門。

上個世紀六十年代,美國四大海洋所聯合組成“地球深部采樣聯合海洋研究所”,提出“深海鉆探計劃”(DSDP)。1968年,“格羅碼·挑戰者”號大洋鉆探船首航墨西哥灣,從此開啟了地球科學歷史上規模最大的一項國際合作計劃。

迄今為止,這一計劃已經歷了四個階段。即深海鉆探計劃(DSDP,1968-1983)、大洋鉆探計劃(ODP,1985-2003)、綜合大洋鉆探計劃(IODP,2003-2013)和國際大洋發現計劃(IODP,2013-2023)。

目前正在執行的“國際大洋發現計劃”共有25個成員國、三個執行平臺。即美國的“喬迪斯·決心號”、日本的“地球”號和歐洲提供的“特定任務平臺”。

發現許多出人意料的“史前奇聞”

通過研究從海底鉆取采集的數據、沉積物、巖石、流體、海底生物等珍貴樣品,科學家漸漸讀懂了“地球天書”的一些篇章,發現許多出人意料的“史前奇聞”。

例如,大洋鉆探驗證了海底擴張學說和板塊學說;在地中海的海底發現了大量鹽層,說明地中海在600萬年前一度干枯成“曬鹽場”;大洋鉆探還發現北冰洋曾經是個暖溫的“淡水湖”,在5000萬年前曾經漂滿了浮萍“滿江紅”。

大洋鉆探還證明了6500萬年前恐龍滅絕的原因,確實是小行星撞擊了地球。通過在南大洋的鉆探,發現澳洲和南美洲在兩三千萬年前才完全離開南極大陸,于是南大洋形成環南極的洋流,造成南極的“熱隔離”,結果導致南極冰蓋的出現。

大洋鉆探還意外發現了生活在海底巖石里的微生物群—“深部生物圈”,那里是地球上微生物最大的儲庫,生活在地球深處的微生物可以享有遠超“萬歲”的高壽。利用大量的深海沉積物和珊瑚樣品,科學家重建了1億年以來的全球海平面變化歷史;揭示了冰蓋的快速融化過程,證明海平面的升高確實是全球性現象;地球的氣候變化受地球軌道參數的控制。

促進我國進入深海研究國際前沿

我國自1998年加入國際大洋鉆探計劃以來,已有來自同濟大學、中國科學院、北京大學、中國地質大學、中國海洋大學等20多家單位上百位科學家,登上“決心”號參加大洋鉆探,促進了我國科學家進入國際深海研究的前沿。

我國科學家共主導了三次南海大洋鉆探。1999年開展的首次南海大洋鉆探,取得了西太平洋海區最佳的長期沉積記錄,發現了氣候演變的長周期。

2014年開展的第二次南海大洋鉆探,獲取南海中央水深4000米的深海盆巖芯紀錄,首次獲得南海形成年齡的直接證據,同時還發現了南海形成過程中有多期次大規模火山噴發、發現南海深海盆反復變化的沉積歷史。

目前正在開展的第三次南海大洋鉆探,將鉆取南海的基底巖石,揭示南海成因,檢驗國際上以大西洋為“藍本”的大陸破裂理論,揭示“海洋盆地怎樣形成”的科學之謎。

“廣袤的海洋盡管只是地球的一部分,卻承載了整個地球演化歷史。大洋鉆探計劃猶如海上燈塔,照亮了固體地球科學幾乎每一個領域,激發了地球深處和深海研究的快速發展。”同濟大學海洋地質國家重點實驗室汪品先院士說。

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責任編輯: 閆月

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