科技日报记者 叶青 通讯员 王鑫
2月28日，国家重大科技基础设施“冷泉生态系统研究装置”（以下简称冷泉装置）在广州市全面启动建设。该装置由中国科学院南海海洋研究所牵头申报并承担建设，为我国自主研发的首个海陆结合的国家重大科技基础设施，将实现我国深海长周期载人驻留实验装备的工程化应用和相关产业的发展，推动我国深海工程技术及装备在国际上实现从“跟跑”到“领跑”的超越。
为什么要建冷泉装置？
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。而冷泉生态系统是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。
对冷泉及其生态系统的研究一直是国际上的关注热点。“一方面，在气候变化方面，冷泉区的甲烷气体是温室气体的重要来源，也是未来有潜力成为一次能源来源，冷泉区甲烷渗漏对全球气候及生态环境具有重要影响，保护它们至关重要；另一方面，冷泉生物有可能合成生物医学上重要的化合物，具有巨大的科学价值。”冷泉生态系统研究装置用户委委员、中国科学院海洋研究所研究员张鑫表示。
尽管目前科学家已经在冷泉生态系统中发现了600多种生物，但全球对深海冷泉的研究仍然十分缺乏，知之甚少。“因为缺乏深海的原位实验室，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，难以全面认知冷泉生态系统和生命过程。”张鑫指出，“解决深海资源开发过程中‘卡脖子’问题，离不开冷泉装置的支撑。”
怎么建冷泉装置？
据介绍，冷泉装置包含“海底实验室分总体”“保真模拟分总体”“保障支撑分总体”三部分，采用“样地实验+陆地模拟，海陆协同、时空互换”的设计思想，计划用5年的时间，建设面向冷泉生态系统的深海载人驻守型海底实验室与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。通过冷泉装置的建设和运行，我国将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技术。
张鑫介绍，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。
建成后，将产生什么作用？
“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，加速相关领域的科研进展。”冷泉生态系统研究装置总工艺师、广东工业大学教授冯景春表示，冷泉装置建成后，将为探索深海极端环境下的生命起源及可燃冰等深海资源的绿色开发等前沿基础研究和高新技术研发提供先进的平台支撑，成为我国在深海科学研究领域迈出的关键一步，服务“海洋强国”战略及“双碳”目标。
冷泉装置的建成不仅将促进冷泉科技研发领域的国际合作，还将进一步优化粤港澳大湾区的大科学装置配置和科技布局。“冷泉装置是一个多学科综合的大科学装置，其建成后将向社会开放共享，建立多学科综合交叉平台，带动产业发展。”冯景春说。
（南海海洋所冷泉装置办供图）
