2023年6月13日，由美国“决心号”科学执行机构组织实施的 IODP 399航次（亚特兰蒂斯深部生命）在葡萄牙蓬塔德尔加达港口靠港，完成了为期 2 个月的北大西洋亚特兰蒂斯地体钻探研究工作。中国IODP派出上海交通大学王风平教授和中国科学院海洋研究所刘海洋副研究员参加了该航次。经历了两个月的海上工作，两位科学家与船上科学家团队成功完成了北大西洋亚特兰蒂斯地体钻探研究工作。航次取得了历史性地成功，钻进地幔岩石深达1267.8米，刷新了大洋钻探地幔岩石的钻探深度记录，对大洋钻探及地球科学的发展具有重要意义。航次执行期间，在中国IODP办公室的组织下，两位科学家在船上现场直播连线上海、广东、河南等地的中小学生，展开了一场别开生面的“船–岸连线”科普活动（图1），吸引了全网逾300万人在线观看。

图 1 IODP 399航次“船–岸连线”科普直播活动

IODP 399: 刷新记录

IODP 399航次基于IODP 937号建议书，旨在通过对北大西洋亚特兰蒂斯地体进行科学钻探（图2），探索大洋核杂岩的形成过程以及与火成岩、变质岩、构造和流体流动过程之间的联系，揭示地球上生命出现之前的化学反应过程。航次主要科学目标包括研究地幔岩石蛇纹石化过程，岩石圈与水圈之间的元素交换和生命极限，探明亚特兰蒂斯深层生物圈和生命极限条件，查明岩性特征、孔隙度、渗透率、温度、流体化学和反应梯度对深部生物过程的影响。

图 2 IODP 399航次站位图

IODP 399航次取得了巨大的成功，在亚特兰蒂斯区域共进行了 3 个钻孔（U1601A，U1601C，U1309D）的钻探工作，在Lost Coty热液区以北约800米处的钻孔1601C钻进了地幔岩石（以橄榄岩为主）1267.8米深，远远超过了现有地幔岩石201米的钻深记录，取得了令人难以置信的高回收率（部分岩芯超过100%，图3，图4）。此外，航次还获得了大洋钻探岩芯样品中最新鲜的橄榄岩样品，检测到井内流体中氢气浓度高于海水10000倍，记录了活跃的蛇纹石化反应；观测到地幔岩石热液蚀变随深度减少的记录，为重建蛇纹石化过程提供了宝贵材料，包括氢气的形成和有机化合物的非生物合成；这些发现都将对大洋钻探及地球科学的发展具有重要意义。

图 4 船上科学家庆祝钻进1000米（上：王风平、刘海洋及值班科学家；下：刘海洋及火成岩石学组）

船上工作：王风平老师

本人在船上的主要工作是开展岩石圈生命特征和生命极限探测。最重要的工作是岩石样品的无污染处理分样和不同条件下的生物培养（不同压力，不同温度，不同营养条件等）。船上的深部生命科学家有来自美国伍兹霍尔海洋研究所的Susan Lang (IODP 399航次联合首席科学家)、美国犹他州立大学的William Brazelton、澳大利亚昆士兰大学的Gordon Southam、美国亚利桑那大学Jordyn Robare，我们一起组成微生物团队，分组分班进行岩石样品的污染检测和分样。每根岩芯柱上来后微生物小组代表和岩石小组代表会一起挑选一个代表性岩石样品，然后对其进行3D拍照，随后将其放进通风橱中经过除菌处理的铁盒中。之后用锤子和凿子将岩石外部可能被钻探岩浆污染的部分去除，这些污染部分会被收集到玻璃小瓶中，并在船上的气相色谱仪中进行检测。由于事先已在钻探泥浆中加入了荧光化合物PFT，如果气相色谱检测到PFT就表示岩石受到钻探泥浆污染。待去除污染部分后，这些岩石会被粉碎成直径mm级不同大小的粉末，置于干净无菌容器中，保存在不同的条件中（-80 ℃冰箱，4℃冰箱，常温普通条件等），以便后续岸上实验室进行各种检测（乙酸等有机物检测，DNA提取和测序，细胞活性检测和培养等）。

我在船上的另一项工作是岩石微生物细胞培养，将粉碎的无污染岩石样品放进COY厌氧操作箱里进行无氧操作，主要是将岩石样品和各种可能的营养液混合并密封。培养瓶在不同条件放置培养2-4个月后即在岸上实验室进行岩石微生物生长情况检测。海底岩石里的生命很可能需要高压才能生长或者生长的更好，为了准确检验，我们特意从上海运到船上50个钛合金高压试管，把部分敲碎的岩石和营养液加入到高压管里，通过手动高压泵引入高压（50或者70Mpa），这样后面回到岸上实验室后便能继续检测这些海底岩石的生物是否需要高压才能生长。（图5显示了我在船上做的部分培养）。

图 5 风平和她的各种培养瓶

王老师说：

IODP 399航次是我继2011年参加IODP 336航次(北大西洋西侧翼“North Pond”岩石圈探索)后时隔12年再次登上“决心号”开展岩石圈生命研究。从12年前参加航次的些许紧张局促以及对大洋钻探的近乎无知，到当前参加航次的完全放松享受科学的历程转变，我充分感受到了与世界各地的科学家交流合作的乐趣。“决心号”明年就要退役了，给美国大洋钻探的未来蒙上了不确定性阴影。在航次中跟欧美科学家聊天时明显感受到一些失落和不舍。“决心号”的各方面设备和条件的维护和运行总体上非常不错，具体到我天天工作的微生物和地球化学实验室，尽管硬件条件应该是世界中等水平，但是得力的技术人员将实验室运行得非常好。海上工作经常会遇到突发事件或特殊需求，例如我们这次要开展PFT的气相色谱检测，厌氧箱的厌氧维护等特殊要求，但基本上只要科学家提出研究需求，技术员都会想办法帮忙一起解决问题，大家都感叹船上工作的效率太高了！

当前，中国IODP正在推进成为2024年后新一轮国际大洋钻探的平台提供者，进入国际大洋钻探领导层。很多科学家对中国大洋钻探寄予期望，作为一名中国大洋钻探科学家代表，我也深切感受到中国大洋钻探面临的重大历史机遇。开放合作是国际大洋钻探长盛不衰的一个重要原因，大家在船上也充分感受到多元文化碰撞的魅力。希望中国大洋钻探吸引并汇聚世界智慧，成为未来世界大洋钻探科学的核心领导者和重要贡献者。

船上工作：刘海洋老师

我作为火成岩岩石学家参与了该航次，我们小组由4人组成，工作时间为中午至凌晨，共12小时。我们小组在科考船上的主要工作是航次钻取岩芯的描述工作：首先根据岩芯样品的矿物组成、比例、大小、形态等确定岩性和岩石名称，然后根据岩石接触关系等确定岩石单元；船上工作人员会将这些岩石样品磨制成岩石薄片，因此，我们的工作也包括岩石薄片的显微镜下观察和描述（图6）。通过以上工作，我们可以精确地获得矿物的组成比例和岩石名称，并据此完成航次报告，为整个科研工作提供最为关键的基础资料；同时我也会帮助地球化学小组，开展地球化学组成的分析工作等）。

图 6 火成岩岩石学小组开展岩石薄片观察与讨论（左：刘海洋，右：美国University of Delaware，Kuan-Yu Lin博士）

刘老师说：

船上生活非常紧张忙碌，同时也非常愉快，并且令人兴奋的。这是我第一次参加国际大洋钻探航次，需要快速学习船上的仪器设备，并适应船上工作模式，所以，我在航次早期的生活异常忙碌。科学家上船之后，需要马上投入到各种仪器的培训和小组讨论中。随着航次的进行，我逐渐适应了船上的生活，特别是和非常优秀的科学家一起工作，一起为了一项非常有意义的研究，努力奋斗的时候，船上科学家的生活就会非常愉快。尤其是，当航次的钻探工作获得了一些重要进展，大家为这些成果庆祝的时候，船上的每个人都会觉得非常兴奋。

通过本次科考工作，我熟悉了国际大洋钻探的工作模式。通过船上科学家与技术人员的默契配合，大洋钻探航次获取的每一件样品都能够得到及时有效的处理、描述和保存，这为后期样品的共享提供了很大的保障。船上的管理工作非常有效、细致，尽量不让科学家分心，这使得科学家能够全身心地投入到科研工作中。航次的所有进展均能够快速有效地通知到船上科学家。船上的每一个决定也都是经过了大家的详细讨论，能够代表所有船上科学家的意愿。在船上实验室里，科学家可以完成样品的基本处理，经过详细讨论，在航次结束之前，科学家就已经能够制定出较为完善的研究计划。并且在航次期间，科学家会抓紧时间完成航次报告，这使得航次的所有观察和描述工作，能够得到有效的记录和保存。

通过IODP 399航次，我认识了很多优秀的科学家。通过交流，大家熟悉了各自的研究领域，并探讨了基于本航次样品能够开展的合作研究，这将大大促进学科交叉与国际合作。并且，我还认识了很多曾经参加过其他航次的科学家，他们都非常乐于合作，并同意分享他们的样品，用于我个人的研究工作。其中包括IODP 352航次首席科学家Mark Reagan，IODP 366航次首席科学家Geoff Wheat以及曾参与IODP 352和304航次的科学家Margot Godard等。感谢他们，希望所有的这些合作都能够实现，并获得有意义的成果。

最后，感谢中国IODP办公室工作人员的帮助和支持！预祝IODP 399航次后研究取得重大突破。

撰稿 | 王风平、刘海洋

编辑 | 李阳阳

审核 | 拓守廷