钻到海底“窥探”地球:大洋钻探有多牛

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新华社“决心”号2月14日电(记者张建松)一望无际的美丽南海再次迎来了蓝色的“决心”号,中外科学家在这里开展第三次大洋钻探。近半个世纪以来,利用大洋钻探的先进技术,科学家钻到海底“窥探”地球,创造了深海和地球科学一个接一个学术亮点。

从夭折的“莫霍计划”到大洋钻探

打一口深井,打穿地壳和地幔的分界面—莫霍面,看看“原位”的地幔究竟长什么样?上个世纪五十年代,美国科学家提出了雄心勃勃的“莫霍计划”。但在付诸实施近十年后,因经费远超预期而夭折,“莫霍钻”最终变成了“乌有钻”。

但有心栽花花不开,无心插柳柳成荫。虽然科学家的“莫霍钻”梦想至今仍未实现,但为此而发展起来的大洋钻探技术,却提供了一种新颖直接的“窥探”地球手段,为人们打开了一扇全新的科学研究之门。

上个世纪六十年代,美国四大海洋所联合组成“地球深部采样联合海洋研究所”,提出“深海钻探计划”(DSDP)。1968年,“格罗码·挑战者”号大洋钻探船首航墨西哥湾,从此开启了地球科学历史上规模最大的一项国际合作计划。

迄今为止,这一计划已经历了四个阶段。即深海钻探计划(DSDP,1968-1983)、大洋钻探计划(ODP,1985-2003)、综合大洋钻探计划(IODP,2003-2013)和国际大洋发现计划(IODP,2013-2023)。

目前正在执行的“国际大洋发现计划”共有25个成员国、三个执行平台。即美国的“乔迪斯·决心号”、日本的“地球”号和欧洲提供的“特定任务平台”。

发现许多出人意料的“史前奇闻”

通过研究从海底钻取采集的数据、沉积物、岩石、流体、海底生物等珍贵样品,科学家渐渐读懂了“地球天书”的一些篇章,发现许多出人意料的“史前奇闻”。

例如,大洋钻探验证了海底扩张学说和板块学说;在地中海的海底发现了大量盐层,说明地中海在600万年前一度干枯成“晒盐场”;大洋钻探还发现北冰洋曾经是个暖温的“淡水湖”,在5000万年前曾经漂满了浮萍“满江红”。

大洋钻探还证明了6500万年前恐龙灭绝的原因,确实是小行星撞击了地球。通过在南大洋的钻探,发现澳洲和南美洲在两三千万年前才完全离开南极大陆,于是南大洋形成环南极的洋流,造成南极的“热隔离”,结果导致南极冰盖的出现。

大洋钻探还意外发现了生活在海底岩石里的微生物群—“深部生物圈”,那里是地球上微生物最大的储库,生活在地球深处的微生物可以享有远超“万岁”的高寿。利用大量的深海沉积物和珊瑚样品,科学家重建了1亿年以来的全球海平面变化历史;揭示了冰盖的快速融化过程,证明海平面的升高确实是全球性现象;地球的气候变化受地球轨道参数的控制。

促进我国进入深海研究国际前沿

我国自1998年加入国际大洋钻探计划以来,已有来自同济大学、中国科学院、北京大学、中国地质大学、中国海洋大学等20多家单位上百位科学家,登上“决心”号参加大洋钻探,促进了我国科学家进入国际深海研究的前沿。

我国科学家共主导了三次南海大洋钻探。1999年开展的首次南海大洋钻探,取得了西太平洋海区最佳的长期沉积记录,发现了气候演变的长周期。

2014年开展的第二次南海大洋钻探,获取南海中央水深4000米的深海盆岩芯纪录,首次获得南海形成年龄的直接证据,同时还发现了南海形成过程中有多期次大规模火山喷发、发现南海深海盆反复变化的沉积历史。

目前正在开展的第三次南海大洋钻探,将钻取南海的基底岩石,揭示南海成因,检验国际上以大西洋为“蓝本”的大陆破裂理论,揭示“海洋盆地怎样形成”的科学之谜。

“广袤的海洋尽管只是地球的一部分,却承载了整个地球演化历史。大洋钻探计划犹如海上灯塔,照亮了固体地球科学几乎每一个领域,激发了地球深处和深海研究的快速发展。”同济大学海洋地质国家重点实验室汪品先院士说。

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责任编辑: 闫月

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