透過“海洋之眼”看向“海底幽藍”

　　海洋的平均深度是3700多米，深于1000米的深海面積超過90%。深海熱液系統發現之前，人們普遍認為海底深處沒有生命。

　　“最近十幾年，我們做的工作就是‘把實驗室搬到海底’。我們做了一根探針，叫‘拉曼光譜探針’，帶著它一起深潛。”中國科學院海洋研究所研究員張鑫饒有興致地指著深海考察的實景圖片告訴《中國科學報》記者。

　　通過拉曼光譜探針打在生物表面后返回的光譜信號，可以在不破壞其生存環境的同時判斷其生理狀態。至今，這根深海之針已經下潛了150余次，它跟著張鑫去了許多熱液區，也跟著國內外的機器人到了太平洋幾乎所有弧后盆地的熱液區和冷泉區，甚至西南印度洋的熱液區也是這根小探針的“旅行之地”。

　　全力以赴，研制潛水器

　　張鑫生于1981年，30歲出頭時，他已經作為航次技術負責人，隨“科學”號前往西太平洋的琉球海槽探測并采集有關數據。

　　雖然年紀輕，但他肩上的責任可一點也不輕。

　　2005年，張鑫考入中國海洋大學攻讀博士，讀博期間，他被公派至美國聯合培養，被美國蒙特利灣水族館研究所教授布魯爾看中，主攻深海探測。

　　2009年，張鑫學有所成，布魯爾希望他留在美國工作。但張鑫一心回國，人還在美國時就已經通過了中國科學院海洋研究所的面試。

　　“無人遙控潛水器（ROV）是‘科學’號上具備深海探測能力的機器人，缺少它，就無法搞清深海之謎。”作為懂得如何使用水下機器人的專家，回國后的張鑫正好趕上機會，于是全力以赴設計定制這臺設備。

　　為此，張鑫專門把美國的第二導師、深海機器人專家柯克伍德請來做顧問。2013年，他和柯克伍德等人組成驗收組飛往英國驗收。那段時間，張鑫白天去車間檢查，發現問題就寫在黑板上，晚上與國內通電話報告進程、請示對策。

　　設備出場后，為了組織裝配調試，張鑫干脆在船上住了一個多月，幫助ROV一點點“站立”起來，直到它能隨“科學”號遠航。

　　萬頃深海，一根探針

　　1977年，深潛器阿爾文號在東太平洋加拉帕戈斯附近海區下潛時，發現了高溫熱液系統。

　　高溫熱液系統是由大量高溫高壓、強酸或強堿的流體快速噴出海底形成的，攜帶大量甲烷、二氧化碳氣體和各種金屬元素。另一種生態系統冷泉，則是一種低溫流體，以水、甲烷、硫化氫氣體及一些細粒沉積物為主。冷泉可能孕育著未來的戰略能源——可燃冰。

　　那么，能否將熱液和冷泉里的物質帶回實驗室深入分析呢？

　　“帶回實驗室，很難測準、測對。”張鑫解釋說。為了直接在海底完成探測，張鑫研制了一根拉曼光譜探針，利用搭載在“科學”號上的ROV進行探測。ROV可以給探針供電、用通信控制其操作、用兩只“手”抓住探針探測不同位置……

　　“探針就像《星球大戰》里的激光劍一樣，指哪兒打哪兒。”張鑫幽默地說。

　　一束光，一雙“海洋之眼”

　　2016年，張鑫開始探索建設海底實驗室，并將其命名為“海洋之眼”。

　　“我的夢想是在深海中建立一個光譜學實驗室，把激光拉曼光譜、激光誘導擊穿光譜技術、熒光光譜技術、紅外光譜技術等所有光譜技術放在海底并觀測海洋的變化。”張鑫說。

　　這樣做的好處是什么？

　　“因為光不會破壞生物生存的環境，只需要打一束光，就可以得到我需要的信息。”張鑫表示，“我在科考船上已經工作了近9年時間，它就像我們的母親船一樣，帶領我們做各種深海實驗。相信有一天，我們會在母親船上，實現建造海底實驗室這一夢想。”

　　2023年，張鑫領銜的研究團隊又突破了水下耐腐蝕技術、能源管理技術等，建立了常態化深海長期連續觀測探測平臺；基于激光拉曼原位定量探測技術，首次報道了火山作用主導的超酸性火山-熱液系統的氫氣濃度可達到毫摩爾級且孕育化能生態系統；揭示了海底冷泉環境對水合物形成的影響，并為南海冷泉區水合物形成的動力學過程提供了新見解。

　　一根簡單的探針，一雙“海洋之眼”，看向“海底幽藍”，揭開深海世界的神秘生命系統之謎，解答來自人類的提問。