航次介绍

劈波南大洋·航海记(1)——IODP 378航次

 

 

 

 

忆秦娥·东南望

(IODP378航次古地磁科学家·同济大学副研究员 袁伟)

 

东南望,

劈波扬帆南大洋,

南大洋,碧海云天,正好夕阳!

 

无字天书岩芯长,气候巨变谁来量?

谁来量?决心号上,谱写序章!

 

      “Dolphin”!

       伴随船长的语音广播,几名男女肤色各异的人快步走向船头,用手撑着身体探头向外看:深蓝色海水中三五只海豚拔出水面又潜下去,几分钟后人们回到船舱继续手头的工作。在太平洋几乎最南端的大洋,一艘名为“乔迪斯·决心”(JOIDES·Resolution)的科学钻探船正载着31名世界各地的地学科学家航向新西兰东南海域,在那儿,有一个叫做“南太平洋古近纪气候”的科学目标正等待着他们。

 

决心号前游过海豚 ©Simon C. George

 

      2020年1月6日早晨6点30分,钻探船在太平洋岛国斐济港口起锚,这艘船身长143米,带着42.7米高的钻塔,能钻探8238米深的海底。大型船舶的造价和运行养护都价格不菲,譬如为人们所知大型邮轮、海上货运轮或者军事舰艇之类,据说“决心号” 每一天的航行成本20万美元,而它的功能定位就是一艘在全世界海洋里“打钻”的船。往哪里钻探?为什么要打钻?能钻出来什么呢?

 

决心号©image specialist

 

      先说答案:往海底钻探、要研究地球与生命科学、能钻出来岩芯。

      科学研究首先要取得本底资料,通过这些样本进行物理化学生物方面的分析得出数据,再以数据建立某种因果关联的模型,推导出一些普适性的规律。而全球海洋研究的本底资料之一,就来自大洋钻探——通过海底钻探取得数千米的深海下面的物质——泥、松软沉积物和岩石,这些统称为“岩芯”(core)。

 

决心号上的岩芯©IODP

 

      岩芯有什么用呢?记录地球信息。过去地球变化的信息有三种类型:观测记录、考古和历史文献记录以及古环境替代指标。黄土、深海岩芯、冰芯记录了地质历史时期环境变化的信息。一个简单的例子,树木年轮之间间距越宽则可能表明当时的平均温湿度较高,生长发育较快,这也是为什么热带的树木木质部较为疏松的原因。岩石圈层与生物圈、冰雪圈共同记录下了地球曾经发生的故事。科学家们分析了岩石地层里的各种物理、化学和生物信息之后,能够知道远古时期地球的气候、环境、生物演化进程。国际大洋发现计划就是(Internetional Ocean Dicovery Program, IODP)这样一个为了获取海底沉积物和岩石样品及数据,从而探索地球历史和系统动力学的国际项目。

 

年轮 ©Frans Blok

 

      一艘船开出海去执行任务意味着上包括水手、科学家、机械师、实验工程师、厨师、物业清理等在内百个工作人员,除了人工费用还有燃油等动辄一天几十万美元的成本。大船出海,一般每个任务期内被称为一个“航次”,比如从2020年1月3日至2020年2月6日就是“乔迪斯·决心号”钻探船的第378航次。对于全世界人类来说,这次的科学目标“南太平洋古近纪气候”有什么用呢?

 

“决心号”钻探塔台 ©余一鸣

 

      受人类活动影响,大气二氧化碳浓度正急剧升高,那么未来,地球气候将发生怎样变化?科学家们能用计算机模拟大气二氧化碳和全球气温关系,而且我们已经能看到这种变化,这能让我们为应对未来气候变化提前做好准备:全球温室气体水平升高的幅度、以及由此引发的气候变暖、海洋环流还有生态环境的改变等等。但是除了依靠模型预测,我们还能从地球自身的历史演变中寻找相关答案!

 

新生代以来的全球气候变化 ©Richard Corlett

 

      远古地球曾经发生过多次极端温暖的“气候事件”。数千万年前,地球远比今天温暖炎热得多。大约5600万年前,因巨量CO2释放进入大气中,地球快速增温,全球平均气温上升了约8℃。这导致了大量海洋生物的灭绝,同时也引发了全球海洋生态系统及环流的改变。这个自恐龙灭绝以来最强烈的气候变暖事件被称为“古新世-始新世极热事件”(PETM),尽管它受到了科学界的广泛关注,但引起该事件的二氧化碳规模和来源一直成谜。

 

20196月全球平均温度达到有气候记录以来的最高值©NOAA

 

      现在,科学家计划钻入海底,通过研究这些数千万年以来的沉积记录来探索“古新世-始新世极热事件”、 “始新世-渐新世海道打开”、“环南极洋流形成”等的一些谜题,并将揭示极热气候条件下海洋环境与生态系统的自我调节过程和适应机制,这将为我们更好地应对全球气候变暖提供重要的科学依据。

 

古近纪时期的地球板块与今天相比差别不小 ©RonBlakey,NAU Geology

 

      IODP第378航次的主要目的是研究古近纪——一个距今6600万年至2300万年前的远古时期——地球的古气候历史。我们将沿南太平洋航行以钻取深海岩芯,通过研究蕴含在其中的生物化石和沉积记录等信息,来更好地了解地球的过去。同时,这次航行中收集的样本将有助于填补这一重要区域的数据空白。

      378航次正在向南航向新西兰东南方向海域的DSDP277站位,目前预计1月15日到达钻探点,我们的大洋发现计划航行将发现什么?来自同济大学和中科院南海海洋研究所的中国科学家们又在本航次担任什么角色?请继续关注吧!

 

“决心号”餐厅里也能庆祝生日 ©IODP

 

 

额外问答征集:

      我是余一鸣,受国际大洋发现计划中国办公室(IODP-CHINA)资助,担任“决心号”的中国科普专员,欢迎转发支持我们,关于这次科学航行有什么想问的请留言,我会在下期回复!

“决心号”运行报告:

时间:1月11日

当前位置:南纬41°26.90’,东经176°35.90’

目标站位:U1553(DSDP277)号站位(52°13.4300′S,166°11.4800′E,水深1214 m)

当前速度:11.9节

 

距离

(海里)

时间

(小时)

速度

(节)

剩余距离

(海里)

备注

引航

28.0

3.2

8.8

 

共计行程2249nm

已行驶

1219.0

110.5

11.0

 

 

今日行驶

230.0

24.0

9.6

 

 

共计

1477.0

137.7

10.7

772

 

 

 

作者:余一鸣(上海自然博物馆)

审稿:袁伟(同济大学海洋地质国家重点实验室)

张强(中科院南海海洋研究所)

 

 

 

联系地址:上海市四平路1239号,同济大学海洋地质国家重点实验室,邮编200092

电 话:021-6598 2198;传真:021-6598 8808

Email: iodp_china@tongji.edu.cn         备案号:沪ICP备05009282号-1