“科學”號代表人類首探卡羅琳海山

張旭東

中國新一代遠洋綜合科考船“科學”號搭載的“發現”號遙控無人潛水器8月14日在西太平洋下潛考察卡羅琳海山。航次首席科學家徐奎棟介紹，這是人類首次對這座海山進行科學考察。

人類初探卡羅琳海山

海山又稱海底山，是指從海底計高度超過1000米，但仍未突出海平面的隆起。卡羅琳海山位于地球最深處——馬里亞納海溝南側，雅浦海溝東側。據12日～13日“科學”號獲得的地形掃描數據，按50米等深線計算，這座海山南北向長約15海里（27.78千米），東西向長約5海里（9.26千米），實際面積是海圖測算面積的5倍多。海山最高處距海平面約28米，山頂部是一個橢圓形盆地。

徐奎棟說，“發現”號首次下潛的位置在海山南麓，位于水下約1500米處，這里地勢相對平緩，可確保“發現”號安全下潛。

“首次下潛，‘發現號會對海山南側1500米～500米深的區域進行調查，了解海山的精細地形、底質類型和生物多樣性等信息并獲取生物和地質樣品，”徐奎棟說，“在這個區域的海面上，我們看到了成群的海鷗、飛魚等，這預示卡羅琳海山區可能具有較高的生產力和豐富的生物多樣性，我們將利用‘發現號從不同方向對這座海山進行剖析。”

相鄰海山，物種大不同

在中國科學院戰略性先導專項“熱帶西太平洋海洋物質能量交換及其影響”支持下，科研人員此前已對雅浦-馬里亞納島弧的兩座海山進行了調查，這兩座海山距離只有180公里，但共有物種的比例只有12%左右，其他生物均不相同。

卡羅琳海山和上述兩座海山形成一個三角區，此次科學家就是要通過對卡羅琳海山的環境與生物生態調查，探秘三個海山生態系統的共性、特性及其背后的驅動因素。

典型的海山由死火山形成，且以硬底為主，有些海山形成以有孔蟲砂或珊瑚砂為主的軟底沉積。全球海洋中估計有逾3萬座海山，其中60%以上分布在太平洋。

海山最主要的特點是生物資源豐富，這是因為洋流遇到海山會向上走，即形成上升流，將海底的營養鹽帶到海山上方，吸引生物在這里聚集。同時，上升流會改變海山上方流場，形成特定環境將生物吸引在海山周邊。

從深海珊瑚化石看氣候變化

作為此次隨“科學”號“出征”的科研人員之一，南京大學地球科學與工程學院教授陳天宇，希望從西太平洋的深海珊瑚化石中得到若干古海洋和古氣候問題的答案，通過了解幾萬年前深海對氣候的影響，為研究未來氣候變化提供參考。

陳天宇說，深部大洋是全球海洋與大氣系統的主要碳儲庫，同時深部洋流能影響地球表面熱量的分配，因而理解大洋在不同時間尺度中的洋流變化能讓氣候預測更可靠。要研究過去的大洋環境變化，就要獲取當時海水中的化學信息，深海珊瑚在生長過程中形成的骨骼就記錄了當時海水的化學信息。

那如何確定一塊深海珊瑚化石的年齡？原來，一些深海珊瑚化石中具有較高的鈾含量，適合用鈾系放射性同位素進行高精度定年以測出珊瑚年齡。陳天宇說，通過高精度鈾系絕對定年獲得的珊瑚年齡，其誤差可以低于千分之三。