冷泉是指海底之下的甲烷、硫化氢和二氧化碳等气体,在地质结构或压力变化驱动下溢出海底进入海水的活动。冷泉生态系统以冷泉区甲烷为生源要素,通过化能合成作用而生生不息,被誉为“深海绿洲”。它与甲烷物态和生态演化过程休戚相关。冷泉及其生态系统的研究一直是国际上的关注热点。
尽管科学家已在冷泉生态系统中发现了600多种生物,但目前对深海冷泉的研究仍不全面。“由于深海原位实验室的缺乏,人类无法进一步了解冷泉与可燃冰之间的耦合关系、产生过程和机制。这也让人们难以全面认知冷泉生态系统和生命过程。”解决深海资源开发过程中的技术瓶颈,离不开冷泉装置的支撑。
这次广州启动的冷泉装置建设,包含“海底实验室分总体”“保真模拟分总体”“保障支撑分总体”3部分,采用“样地实验+陆地模拟,海陆协同、时空互换”的设计思路。团队计划用5年时间,建设面向冷泉生态系统的深海载人驻守型海底实验室,以及陆基保真模拟设施相融合的国际领先研究装置,支撑冷泉生态系统发育、化能合成生物演替和甲烷物态演化及其环境效应研究。冷泉装置的建设和运行,有望使我国突破深海载人长周期驻留实验、超大潜深大型耐压结构安全性等难题。
该装置可以将6人送至2000米的深海生态样地进行30天的实时观测,并开展原位实验。同时,该装置还将在陆地实验室建立深海环境模拟系统,可把海底实验“搬到”陆地开展复刻实验研究。
“开展冷泉生态系统研究,是可燃冰等深海资源绿色开发与深海科学研究的最佳切入点。冷泉装置将为冷泉生态系统的研究提供全新的视角和技术手段,加速相关领域的研究。”冷泉装置建成后,将为探索深海极端环境下的生命起源,以及可燃冰等深海资源的绿色开发等研究和技术研发,提供先进的平台支撑。