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大洋钻探:发现“史前遗迹” 读懂“地球天书”

  有人说,宇宙是神秘的,浩瀚星空,隐藏着太多的未知。其实,对于人类来说,我们居住的地球同样神秘,特别是在大洋深海的地方,几乎一无所知。能不能打一口深井,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”,从此,人类开始了大洋钻探的征途。

  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。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“决心”号、日本的“地球”号和欧洲提供的“特定任务平台”。

图说:“决心”号勘探船。张龙/摄

  大洋钻探,让科学家们发现了许多“史前遗迹”,渐渐读懂了部分的“地球天书”——

  比如,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”。

  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。通过在南大平洋的钻探,发现澳洲和南美洲在两三千万年前才完全离开南极大陆。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。

  中国自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。那么,由我国科学家共主导了三次南海大洋钻探,又发现了什么秘密呢?

图说:今天上午,同济大学钟广法教授介绍已在海洋上打过的钻点。张龙/摄

  据相关专家介绍,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。刚刚完成的第三次南海大洋钻探,则获得了三大发现:

  一、改变了南海成因的原有观点,可望导致东亚和西太平洋演变历史的重新认识。

  二、揭示了边缘海张裂与大洋的不同模式。世界上被动大陆边缘张裂的模型来自大西洋,南海和北大西洋伊比利亚—纽芬兰边缘相似,都属于“非火山型”。但是大洋钻探结果表明南海张裂开时就是深海环境,岩浆活动也与大西洋不同,揭示了与大洋模式不同的边缘海的张裂机制。

  三、提出了气候演变低纬驱动的新观点。南海深海沉积为季风气候的地质演变提供了几千万年的记录,通过大洋钻探发现了40万年的长周期。从南海出发与各大洋进行比较,发现这是低纬区水汽交换驱动的水循环和碳循环的周期性,从而提出了全球季风为标志的水循环假说,和以微生物碳泵为基础的溶解有机碳假说。

  中科院院士、同济大学教授汪品仙说:“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。”

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