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深海熱液區(qū)探尋氣態(tài)水拉曼光譜設(shè)備立大功

2020-05-29 11:03:13來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：熱液區(qū)閱讀量：3400

　　【儀器網(wǎng) 能源環(huán)境】近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人類對能源需求量的不斷上升，驅(qū)使著人們開始向地球和地球以外的更多神秘地帶進行探索。除了太空，隱藏著眾多神奇事物的海洋一直都是一個令人充滿好奇的所在。深海環(huán)境雖然遠不及宇宙廣闊，但其內(nèi)部存在的眾多未知資源依舊令無數(shù)探險家和科研人員心馳神往。

　　然而，探索深海的難度并不亞于太空。上定義的深海是海平面1000米以下，而在海面150米以下就難以見到光線，所以深海環(huán)境基本一片黑暗。同時，深海區(qū)有非常強大的壓力，在海底萬米深處，每平方厘米的壓力就能達到1100噸。而海底深處涌動的巖漿與可噴發(fā)的火山，都會讓下潛的機器和人隨時面臨安全威脅。1960年美國的里亞斯特號潛水器下潛到深海10916米處，是目前人類潛水器下潛的深記錄。

　　深海熱液又被稱為“黑煙囪，主要位于海底2000米深的大洋中脊和斷裂活動帶上，是一種海水被加熱并與巖漿中揮發(fā)性物質(zhì)一起噴出海底所形成的地質(zhì)現(xiàn)象，附近溫度可達400℃。深海熱液系統(tǒng)不僅向海洋中釋放熱量，熱液流體的噴發(fā)還帶來了很多金屬元素和氣體組分，孕育了豐富的礦產(chǎn)和基因資源，被認為與生命起源相關(guān)。

　　據(jù)央視新聞報道，近日中國科學(xué)院海洋研究所“科學(xué)”號科考船利用我國自主研發(fā)的激光拉曼光譜設(shè)備，首次在深海熱液區(qū)觀測到了氣態(tài)水的存在。5月28日，這一重磅科研發(fā)現(xiàn)正式發(fā)表于地球科學(xué)刊物《地球物理學(xué)研究快報》上。據(jù)了解，研究人員通過自主研發(fā)的深海激光拉曼光譜原位探測系統(tǒng)(RiP)與深海熱液溫度探針，對倒置湖內(nèi)水體的不同層位進行了拉曼光譜采集和溫度測量。測量結(jié)果表明，該區(qū)域倒置湖內(nèi)水體，從頂部至底部依次為高溫蒸汽相、熱液流體與海水混合相以及底層的正常海水相。頂部流體為氣態(tài)水、CO2、CH4、H2S等的混合物，高溫度可達383.3℃。

　　由于深海熱液區(qū)特有的高溫、高壓、強腐蝕性以及渾濁的研究環(huán)境，使得深海高溫?zé)嵋簢娍谝恢北徽J為是光學(xué)鏡頭的禁區(qū)，而高溫?zé)嵋簢娍诘脑惶綔y也長期止步不前。此項研究中所使用的深海激光拉曼光譜原位探測系統(tǒng)，是我國自主研發(fā)的、上可直接插入450℃深海熱液噴口的譜系化拉曼光譜探針，其成功突破了普通光學(xué)鏡頭不耐高溫和防顆粒附著性能差等技術(shù)難題，為研究熱液流體對海洋環(huán)境的影響提供了一種新方法。

　　自1928年印度科學(xué)家C.V.拉曼成功發(fā)現(xiàn)拉曼散射效應(yīng)后，拉曼分析技術(shù)就因其快速、簡單、可重復(fù)以及無損傷的定性定量分析特點，滲透進分析測試的各個領(lǐng)域，發(fā)揮出了不可替代的優(yōu)越性，成為石油化工、生物醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護及材料分析等各個領(lǐng)域重要的分析技術(shù)?，F(xiàn)今，激光、紅外光等光學(xué)技術(shù)與分析檢測手段的快速發(fā)展，正在催生出更多性能更優(yōu)異、分析效率更高、應(yīng)用更加廣泛的拉曼光譜分析設(shè)備，帶領(lǐng)我們進一步“探幽入微，升空入海”，有力推動科學(xué)技術(shù)和人類文明的發(fā)展進程。

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