【信息】海洋科技动态

　　（一）美国金属公司继续调查东太平洋多金属结核矿区深海生态环境，为海底采矿做好准备

　　美国金属公司（TMC）致力于海底固体矿产资源的勘探开发，以提炼电池金属。近日，该公司在东太平洋克拉里昂-克利伯顿区域（CCZ）完成了第五次环境调查，重点研究底栖生物种群，表征海底生态系统功能。这个航次组织了全球多家一流海洋机构共同参与，英国国家海洋学中心（NOC）利用ROV在此30多万平方公里的区域拍摄了35,000多张高分辨率图像，并采集生物样本；日本海洋科技中心（JAMSTEC）利用ROV在130个不同水深段拍摄图像和采集水体样本，以探索垂直水柱中的生物群落；赫瑞瓦特大学使用一系列海底着陆器采集了近1200个生物样本，为下一步进行生物DNA分析，以及生物形态分类学、种群遗传学、生态毒理学研究和生态系统评估做准备。此外，英国自然历史博物馆和瑞典哥德堡大学也参加了本航次调查。TMC计划今年将在大西洋进行多金属结核采矿车的机动性能测试，随后在东太平洋CCZ系统性地开展多金属结核采矿试验。

　　（二）“帕尔默号”破冰船启航南极，英美科学家联合研究斯韦茨冰川

　　斯韦茨冰川位于南极洲西部，不临近任何科考站，也面临随时崩塌的风险，科学家将它称为“世界上最难到达的地方”。斯韦茨冰川是支撑南极西部冰盖的关键，但近年来融化速度加快，贡献了全球海平面上升高度的4%。科学家预测，若其全部融化，全球海平面将上升0.65米。1月6日，美国破冰船Nathaniel B. Palmer（帕尔默号）从智利瓦尔帕莱索港出发，启航前往斯韦茨冰川考察，科考队由来自美国、英国和瑞典的32名科学家组成。英国国家海洋学中心（NOC）使用新开发的远程潜航器（ALR）探索冰下海洋环境、采集水文数据。瑞典哥德堡大学将利用六架水下无人机同时进入冰川底部的冰架空腔内，测量腔体形状、融化过程、冰层厚度。该航次是国际“斯韦茨冰川合作”（ITGC）项目的一部分，旨在探究思韦茨冰川的融化历史和影响机制，预测未来变化趋势。该项目为期五年，预算5000万美元，由美国和英国联合主导。

　　（三）美国国防部开发仿生水下无人航行器（UUV），可在海底释放小型无人机

　　Manta Ray计划是美国国防部高级研究计划局主导的一项新型水下航行器研发项目，将制造一款形似蝠鲼（又名魔鬼鱼）的UUV，可以长时间执行远程水下任务，也可维护水下基础设施。按照此计划的设想，UUV在海底航行时，其背部会释放出另一架小型无人机，用于监测海底环境和采集数据，完成任务后再回收到UUV中。Manta Ray计划分为三个阶段，第一阶段始于2020年，重点是完成机器动力系统研发，以及水下可靠性、抗腐蚀、导航和避障系统等关键技术的初步测试。近日，该计划进入第二阶段，美国国防部已与两家企业签订技术合同，将推进全尺寸示范机的研制与测试。

　　（四）科学家获得高分辨率核幔边界低速带地震图像，可能代表地球早期岩浆海洋残留物

　　太平洋中部和非洲下方的地核-地幔边界（核幔边界）存在超低速带，表现为地震波速度减慢一半，科学家认为这是地幔部分熔融的结果，可能是地幔热点的岩浆源区。珊瑚海东部的南太平洋地区地震频发，是研究核幔边界的理想位置。澳大利亚和美国科学家合作，在此海域采集和处理了高分辨率地震数据，建立超低波速地球动力学模型。数据图像显示，核幔超低速带内还存在清晰的分层结构。科学家认为超低速带是在地球演化早期的岩浆海洋中，致密物质下沉堆积于地幔底部残留下来所形成的，代表了地球演化初期的成分异质性，而非简单的地幔部分熔融。该研究近期发表于《自然-地球科学》。

　　文献来源：Pachhai, Surya, et al. "Internal structure of ultralow-velocity zones consistent with origin from a basal magma ocean." Nature Geoscience (2021): 1-6.

　　（五）科学家利用飞机测量海气交换过程，发现南大洋正在大量吸收二氧化碳

　　长期以来，科学家相信南大洋在调节大气二氧化碳方面起着重要作用，但在详细的海气碳通量估算方面依然存在争议。在NASA支持的一项研究中，科学家使用飞机测量南大洋上空大气中不同区域、不同季节的二氧化碳浓度垂直变化，估算海水吸收大气二氧化碳通量。结果表明，在2009—2018年的十年中，流入45°S以南海水中的碳通量很大，吸收量高于释放量，夏季海洋吸收气体能力更强，冬季释放的气体量更少。南大洋（60°S以南）每年碳的吸收量比释放量多5.3亿吨。相较于传统地面站测量和海洋浮标测量，飞机测量可采集更多、更可靠的海气碳通量数据。该研究近期发表于《科学》。

　　文献来源：Long, Matthew C., et al. "Strong Southern Ocean carbon uptake evident in airborne observations." Science 374.6572 (2021): 1275-1280.

　　（六）美国科学家发现大型鱼龙化石，提出史前巨大生物进化新见解

　　鱼龙是恐龙时期统治海洋的巨大生物，可以长达15米以上，与现代抹香鲸体型相似。2011年，科学家在美国发现了2.46亿年前的鱼龙头骨化石，是目前发现的最大早三叠世生物化石。科学家借助能量通量模型，对该化石与现代抹香鲸进行了对比研究。研究认为，二者祖先均从陆地迁徙到海洋，现代鲸鱼用了4500万年进化成巨大体型，而鱼龙仅用了约300万年。现代鲸鱼以浮游生物等微小生物为食，体型进化缓慢；而鱼龙生存的时代经历了二叠纪末生物大灭绝（约2.52亿年前），菊石类等小型海洋动物在生物量恢复期呈爆炸式增长和繁盛，为鱼龙提供了丰富的高营养食物，使其体型迅速进化。该研究近期发表于《科学》。

　　文献来源：Sander, P. Martin, et al. "Early giant reveals faster evolution of large body size in ichthyosaurs than in cetaceans." Science 374.6575 (2021): eabf5787.

　　（七）地质学与考古学交叉融合，土耳其科学家还原地中海火山爆发的相关事件序列

　　青铜时代晚期（约公元前1600年），地中海东部Thera火山爆发，影响范围达到100公里并产生大海啸，是人类历史上地中海最大的自然灾害之一。尽管这次喷发规模巨大，地中海沿岸许多地点都发现火山灰层，却鲜有发现海啸遗迹和人类受害者遗骸的报道。土耳其科学家在距此火山227公里的海岸附近发现一个古城遗址，内有清晰的近现代沉积层。通过综合比对沉积层、海洋标志物与考古文物，测量古树木、动物遗骸的放射性碳年龄，科学家清晰地还原了Thera火山爆发的相关事件序列：火山爆发至少引起了四波海啸，之间存在数小时至数周的静止期；最后一波海啸最为强烈，几乎摧毁了整个古城。该研究表明此次火山爆发几乎毁灭当地社会，是地质学与考古学交叉研究的成果，近期发表于《美国国家科学院院刊》。

　　文献来源：Şahoğlu, Vasıf, et al. "Volcanic ash, victims, and tsunami debris from the Late Bronze Age Thera eruption discovered at Çeşme-Bağlararası (Turkey)." Proceedings of the National Academy of Sciences 119.1 (2022).

　　（八）以色列科学家利用海藻发电，能效与标准太阳能电池相近

　　化石燃料对地球的负面影响促使科学家努力寻找更清洁、更环保的能源。在生物能方向，传统方式是利用细菌制作微生物燃料电池，但面临需要不断培养细菌的困扰，且存在制造潜在病毒的风险。开发生物能的另一种方法，是选择具有光电化学细胞的生物（如蓝藻）作为发电源，但最大问题是产生的电流极小，产业化吸引力低。近期，以色列海洋和湖沼研究所的科学家探索使用石莼（又名海莴苣）作为发电源，发现石莼光合作用效率很高，且能够同时提高天然海水中海藻的光电转化速率。利用该原理制作电池，获得的电流是普通蓝藻电池的1000倍，与标准太阳能电池获得的电流水平相当。目前，以色列研究团队已经建造了一个原型设备，将探索改进生物发电方案。该研究近期发表于《生物传感器和生物电子学》。

　　文献来源：Shlosberg, Yaniv, et al. "Bioelectricity generation from live marine photosynthetic macroalgae." Biosensors and Bioelectronics 198 (2022): 113824.

（广州海洋局海洋战略研究所）