【信息】海洋科技动态

　　（一）美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）将利用冰下ROV近距离观测格陵兰冰川

　　冰碛又称冰川沉积物，由冰川消融后以不同形式搬运的物质堆积而成。科学家认为格陵兰冰盖底部的冰碛对冰盖起到重要的支撑作用，但由于气候不断变暖，支撑并不稳定，有科学家建议建造人造冰碛以缓解冰川融化速度，为全球过渡到低碳能源时代争取一些时间。近期，美国慈善组织WM Keck基金会宣布资助一项关于格陵兰西部三个冰川对气候变暖响应的研究，以了解不同冰川环境下冰碛的变化及其原因。该项目由德克萨斯大学奥斯汀分校牵头，经费150万美元，计划于2023年夏季执行航次，利用WHOI研发的ROV Nereid Under Ice（NUI）潜入冰川下方，精细测量海底地形，并利用机械臂获取冰碛及含沉积物的羽状流样本。NUI是WHOI于2014年专门为北极研究开发的冰下机器人，装配水下声学、化学和生物测量传感器，以及一个液压机械手臂，能通过光缆传输数据，可在水下航行约40公里，额定潜水深度约2000米。

　　（二）澳大利亚破冰船在南极冰川下发现海底峡谷

　　RSV Nuyina破冰船是澳大利亚南极和南大洋研究的中心平台。近日，该船在南极洲东部范德福德冰川下发现一巨大海底峡谷，并通过多波束回声测深仪绘制了高清图像。该峡谷长约55公里，宽2000米，深2200多米。卫星数据显示，自2008年以来，范德福德冰川表面高度已缩减约2米。航次负责人猜测，该海底峡谷可能会导致较暖海水持续流入冰川下方，并从底部融化冰川。为此，科学家通过温盐深测量仪（CTD）对该峡谷进行了海水取样，以了解冰川的融化机制。

　　（三）虚拟现实公司创始人跨界创业海洋科技，研发新型水下无人潜航器（AUV）

　　Oculus是世界著名的美国虚拟现实（VR）科技公司，由帕尔默·拉奇与布伦丹·艾瑞比共同创立。2017年帕尔默·拉奇离开Oculus，创建了国防科技公司Anduril。该公司以军用海洋无人机技术闻名，现在其业务范围正向深海扩展。近日，Anduril公司研发了一款新型AUV（DIVE-LD），其主体通过3D打印技术制造，成本低廉，长约5.8米，宽约1.2米，重约2720公斤，状似中型潜艇，可独立航行10天，最大下潜深度6000米。DIVE-LD可快速集成各种复杂的传感器套件，有效载荷约3吨。该公司充分利用VR技术优势，实现通过手机、电脑以及沉浸式VR命令等多种方式控制DIVE-LD；它不仅能从船上施放，还可直接从岸边下水而后控制其到达深海作业。DIVE-LD既可应用于军事目的，也可应用于深海科学探测、海洋牧场建设与维护、水下基础实施管理等方面。得益于3D打印技术和高度集成化模块技术的应用，DIVE-LD制造周期很短，自客户下单定制后数周即可交付。

　　（四）中日企业合作创新，研发世界首台“海空一体无人机”

　　近日，中国深圳水下机器人初创公司鳍源科技（QYSEA）与日本电信公司KDDI和商用无人机公司PRODRONE合作，推出了世界首台“海空一体无人机”，将大型无人飞机与ROV相结合，实现陆地、空中、海洋无缝运行，扩展了传统ROV的作业范围，海洋勘探与作业的方式将迎来变革。该无人机由操作员在陆地利用远程移动通信网络控制，飞行到指定海域后降落海面，释放一个小型ROV执行水下设备检查、维修和采样、测量等工作，并提供实时视频影像，完成作业后该无人机将ROV回收后再返回基地。该无人机的水下作业深度受ROV的防水性能和电缆长度限制，目前作业深度可达150米。

　　（五）两科考船启航，沙特将全面调查红海海洋生物

　　近日，沙特阿拉伯国家野生动物中心租用美国海洋科考船OceanXplorer号和阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的科考船Al-Azizi号，同时起航红海进行海洋生物科学考察。本航次共有126名研究人员参加，将全面对红海哺乳动物物种、生物多样性、环境DNA和宏基因组学、物理化学环境特征等进行研究，并绘制珊瑚礁、海草和海龟的生物图谱，同时制作红海科考纪录片。OceanXplorer由非营利性海洋科考组织OceanX运营，长87.1米，宽21.4米，排水量5399吨，载员72人，现为全球唯一可在6000米水深处拍摄8k分辨率影像的调查船。该船有4个实验室，配备4个深潜器、多波束测深仪、CTD和多组水下传感器，是世界上最先进的海洋科考船之一。

　　（六）美国斯克里普斯海洋学研究所示踪珊瑚礁溶解有机物分子，帮助监测珊瑚礁生态系统

　　珊瑚礁生态系统中存在大量生物，它们相互作用，产生了丰富而复杂的海洋天然产物，这些产物为该生态系统食物网提供了重要的基础物质。然而，目前科学家对这些海洋天然产物，尤其是溶解有机物的分子研究仍然不充分。美国斯克里普斯海洋学研究所（Scripps）牵头的一项研究中，科学家对南太平洋法属波利尼西亚海域的两种造礁珊瑚和三种藻类开展了研究，在日间进行光合作用和夜间停止光合作用这两种不同的条件下，对它们释放到海水中的溶解有机物分子进行示踪研究。研究结果表明，它们产生并释放了1,000多种不同结构的分子，这些分子对海水的养分浓度、分解者的生长状况以及珊瑚礁生态系统中的生物营养供给等均会产生不同程度的影响。科学家还发现，与藻类相比，珊瑚释放的有机物分子营养更丰富、在维持生态系统稳定方面发挥的作用更重要。未来，科学家将进一步观察各类分子的动态，从化学生态学角度监测珊瑚礁生态系统。该研究近期发表于《美国国家科学院院刊》。

　　文献来源：Kelly, Linda Wegley, et al. "Distinguishing the molecular diversity, nutrient content, and energetic potential of exometabolomes produced by macroalgae and reef-building corals." Proceedings of the National Academy of Sciences 119.5 (2022).

　　（七）海底沉积物DNA测序表明，深海存在未知的巨大生命体系

　　自1960年代以来，人类逐渐认识到深海物种多样性的丰富。近期，瑞士科学家领导的国际科研团队提出，至少还有三分之二的深海生物未被发现。科学家分析了全球几个主要海盆的418个沉积物样本中的DNA（来源于深海生物自然脱落），并将其与已知数据库比较，发现其中60%的DNA序列仍然无法在目前的精细分类水平上被识别，这意味着它们属于未被发现的科、目或组，这些DNA大部分可能来自单细胞生物。科学家进一步指出，该研究仅对深海沉积物中的DNA进行测序，而海底岩石中可能包含更多未知的生物信息。科学家认为，深海环境的复杂性是导致深海生物多样性的重要原因，随着未来深海开发程度的加深，更多深部物种的秘密将被揭开。该研究近期发表于《科学·进展》。

　　文献来源：Cordier, Tristan, et al. "Patterns of eukaryotic diversity from the surface to the deep-ocean sediment." Science Advances 8.5 (2022): eabj9309.

　　（八）国际北极研究项目发表跨学科研究成果，促进北极气候过程研究

　　北极气候研究多学科漂流站项目（MOSAiC）是迄今为止规模最大的国际北极科考航次。MOSAiC由德国阿尔弗莱德魏格纳极地研究中心（AWI）牵头，来自中国等20多个国家的数百名研究人员参与。2019年9月至2020年10月，　　　　MOSAiC搭载德国Polarstern号破冰船在北冰洋冰层穿越了连续一整年，获得了丰富的研究数据并得到了一系列新认识。近期，MOSAiC在《Elementa: Science of the Anthropocene》上发表三篇关于北极大气、雪和海冰、海洋的概述文章，分别阐述了以下新发现：一是大气研究小组详细观察了北极气旋和风暴，通过年度大气变化规律解释了持续性大规模冬季环流模式的重要作用；二是雪和海冰研究小组详细观察了冰雪的物理特性及能量-质量平衡，建立了空间尺度上雪和海冰的动力学模型，结果表明浮冰流动比预期更为灵活；三是海洋研究小组发现海洋上层水和中北冰洋深部暖水层之间存在紧密联系，并绘制了以年为周期的海洋涡流图。这些研究成果及大量观测数据将为北极科学研究提供重要基础，促进北极气候过程的完整描绘及其对全球气候变化的响应。

　　文献来源：

　　① Nicolaus, M.,et al. Overview of the MOSAiC expedition: Snow and sea ice.  Elementa: Science of the Anthropocene (2022): 10(1).

　　② Shupe, M.D.,et al. Overview of the MOSAiC expedition: Atmosphere. Elementa: Science of the Anthropocene (2022): 10(1).

　　③Rabe, B., et al. Overview of the MOSAiC expedition: Physical oceanography.  Elementa: Science of the Anthropocene (2022): 10(1).

　　（九）美国科学家利用超级计算机建立俯冲板块模型，为地震预测提供重要线索

　　俯冲板块的年龄、刚性、结构和上覆沉积物厚度等特征控制着俯冲带的几何形状、应力状态及动力学过程，最终将控制着地震的发生，因此，精细刻画俯冲板块中岩石状态及变化是解释和预测地震的重要手段。美国德克萨斯大学奥斯汀分校主持的一项国际研究中，科学家利用超级计算机处理了日本南海海槽俯冲带20多年的地震数据，获得了菲律宾海板块向欧亚板块俯冲过程的高清3D模型。模型清晰地显示，南海海槽俯冲带中一个高密度、高刚性的深成岩体（熊野岩体）对俯冲带下方的菲律宾海板块产生了巨大垂直载荷，导致了菲律宾海板块俯冲形状异常陡峭，而板块曲率最大处可能是叠加了下方地幔蛇纹石化、孔隙度增加等因素的影响。该深成岩体的特性及其水分的转移是该俯冲带地区此前两次超级大地震发生的重要诱发因素。今后，科学家将继续对全球其他俯冲带进行建模分析，利用丰富的地震数据帮助预测地震。该研究近期发表于《自然·地球科学》。

　　文献来源：Arnulf, Adrien F., et al. "Upper-plate controls on subduction zone geometry, hydration and earthquake behaviour." Nature Geoscience (2022): 1-6.

　　（十）科学家追踪研究海上大型火山浮石筏，重新认识海底火山的巨大威力

　　2012年7月，位于新西兰和汤加之间的阿弗尔海底火山（Havre Seamount）发生喷发。不同于近期喷发的汤加海底火山，阿弗尔海底火山位于海面以下900米深处，最初并未被科学家注意到，甚至不知道它是一座活火山。当附近海域出现超过400平方公里的大型巨厚浮石筏（大量低密度火山浮石组成的大面积漂浮体）并不断蔓延时，研究人员才开始研究此次海底火山喷发。澳大利亚科学家通过对这些浮石筏中的粉红色浮石进行显微结构、构造、磁性、矿物和化学研究，认为阿弗尔海底火山喷发是一次短暂而猛烈的爆炸式喷发。喷发在岩浆被加热到超过700℃后启动，喷发柱穿透深度约1公里的海水层进入空气中而后被氧化，然而其核心并未被海水完全冷却，这表明整个喷射过程仅持续短短几秒。结合近期被影像记录到的汤加海底火山喷发事件，科学家重新认识了海底火山喷发的巨大威力和破坏力，打破了海底火山喷发通常为溢出式缓慢喷发的传统认识。该研究近期发表于《自然·通讯：地球与环境》。

　　文献来源：Knafelc, Joseph, et al. "Havre 2012 pink pumice is evidence of a short-lived, deep-sea, magnetite nanolite-driven explosive eruption." Communications Earth & Environment 3.1 (2022): 1-11.

（广州海洋局海洋战略研究所）