近日，国际学术期刊《深海研究》在线发表了题为“基于着陆器的深海多通道拉曼光谱系统研发及其在深海极端环境原位长期实验中的应用”的文章，该文透露，中国科学院海洋研究所成功研制国际首套深海多通道拉曼光谱探测系统，实现了冷泉喷口流体、天然气水合物动力学过程、冷泉生物群落的长期原位观测与现场实验，在我国南海冷泉区域构建首套深海原位光谱实验室，实现了把实验室搬到了海底的梦想。

研究团队负责人、中科院海洋研究所张鑫研究员介绍，研究团队前期研发的探针式深海激光拉曼光谱探测系统已常态化应用到深海沉积物孔隙水、冷泉和热液喷口流体、化能合成生物群落内部流体、天然气水合物以及冷泉和热液系统中岩石矿物的原位探测与定量分析。但是，随着对深海热液和冷泉系统研究的深入，科学家逐渐认识到深海热液或冷泉系统是有机统一的整体，冷泉和热液活动在时间和空间上都具有强烈的不均匀性。已有的深海原位拉曼光谱仪的探测是短期瞬时且相对独立的，难以捕捉冷泉和热液系统等高动态和非均匀环境中不同目标之间的动态规律和潜在联系。

在此背景下，研究团队研制了国际上首套深海多通道拉曼光谱探测系统（Multi-channel Raman insertion probes system, Multi-RiPs），研发光路切换技术，实现了主要光学器件（如激光器、光谱仪、光电传感器等）的分时复用，结合系列化拉曼光谱探针，实现了深海热液、冷泉系统中流体、固体、气体等不同相态目标物的长期原位监测。

为了明确甲烷在深海冷泉喷口附近的转换通道以及冷泉区域的甲烷释放通量，研究团队使用深海多通道拉曼光谱探测系统搭载深海坐底长期观测系统（Long-term ocean observation platform, LOOP），分别于2020年、2021年、2022年前后3次布放于我国南海北部冷泉区域，实现了冷泉喷口流体中主要成分、天然气水合物与深海环境的耦合变化过程、冷泉生物群落内部甲烷氧化过程的长期原位探测与现场实验，成功建设国际首套深海原位光谱实验室，并在深海冷泉区域常态化运行。

“这套系统可以搭载我国的深海着陆器，在南海海域进行深海环境的长期原位观测。”张鑫接受采访时介绍：“这套系统是我们研究团队于2020年提出研发概念，2021年进行了首次应用，2022年搭载了‘东方红3号’船进行了第三方的应用，主要应用领域集中在深海极端环境即深海热液区和冷泉区，大部分的深海冷泉实际上是由于海底的天然气水合物，也就是可燃冰的分解形成的，我们研究冷泉，不可避免地研究冷泉与水合物之间的关系，这对我们以后深海天然气水合物开采的环境评估有一定的贡献。”

据介绍，论文第一作者为中科院海洋所副研究员杜增丰，通讯作者为中科院海洋所研究员张鑫。研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中国科学院战略性先导专项等项目联合资助。

（大众日报客户端记者 薄克国 通讯员 李河昭 报道）

责任编辑： 李忠运 王菁华    

打开大众日报客户端阅读全文