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近年來，隨著科學技術的快速發(fā)展和人類對能源需求量的不斷上升，驅使著人們開始向地球和地球以外的更多神秘地帶進行探索。除了太空，隱藏著眾多神奇事物的海洋一直都是一個令人充滿好奇的所在。深海環(huán)境雖然遠不及宇宙廣闊，但其內(nèi)部存在的眾多未知資源依舊令無數(shù)探險家和科研人員心馳神往。
然而，探索深海的難度并不亞于太空。上定義的深海是海平面1000米以下，而在海面150米以下就難以見到光線，所以深海環(huán)境基本一片黑暗。同時，深海區(qū)有非常強大的壓力，在海底萬米深處，每平方厘米的壓力就能達到1100噸。而海底深處涌動的巖漿與可噴發(fā)的火山，都會讓下潛的機器和人隨時面臨安全威脅。1960年美國的里亞斯特號潛水器下潛到深海10916米處，是目前人類潛水器下潛的深記錄。
深海熱液又被稱為“黑煙囪，主要位于海底2000米深的大洋中脊和斷裂活動帶上，是一種海水被加熱并與巖漿中揮發(fā)性物質(zhì)一起噴出海底所形成的地質(zhì)現(xiàn)象，附近溫度可達400℃。深海熱液系統(tǒng)不僅向海洋中釋放熱量，熱液流體的噴發(fā)還帶來了很多金屬元素和氣體組分，孕育了豐富的礦產(chǎn)和基因資源，被認為與生命起源相關。
據(jù)央視新聞報道，近日中國科學院海洋研究所“科學”號科考船利用我國自主研發(fā)的激光拉曼光譜設備，首次在深海熱液區(qū)觀測到了氣態(tài)水的存在。5月28日，這一重磅科研發(fā)現(xiàn)正式發(fā)表于地球科學刊物《地球物理學研究快報》上。據(jù)了解，研究人員通過自主研發(fā)的深海激光拉曼光譜原位探測系統(tǒng)(RiP)與深海熱液溫度探針，對倒置湖內(nèi)水體的不同層位進行了拉曼光譜采集和溫度測量。測量結果表明，該區(qū)域倒置湖內(nèi)水體，從頂部至底部依次為高溫蒸汽相、熱液流體與海水混合相以及底層的正常海水相。頂部流體為氣態(tài)水、CO2、CH4、H2S等的混合物，高溫度可達383.3℃。
由于深海熱液區(qū)特有的高溫、高壓、強腐蝕性以及渾濁的研究環(huán)境，使得深海高溫熱液噴口一直被認為是光學鏡頭的禁區(qū)，而高溫熱液噴口的原位探測也長期止步不前。此項研究中所使用的深海激光拉曼光譜原位探測系統(tǒng)，是我國自主研發(fā)的、上可直接插入450℃深海熱液噴口的譜系化拉曼光譜探針，其成功突破了普通光學鏡頭不耐高溫和防顆粒附著性能差等技術難題，為研究熱液流體對海洋環(huán)境的影響提供了一種新方法。
自1928年印度科學家C.V.拉曼成功發(fā)現(xiàn)拉曼散射效應后，拉曼分析技術就因其快速、簡單、可重復以及無損傷的定性定量分析特點，滲透進分析測試的各個領域，發(fā)揮出了不可替代的優(yōu)越性，成為石油化工、生物醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護及材料分析等各個領域重要的分析技術?，F(xiàn)今，激光、紅外光等光學技術與分析檢測手段的快速發(fā)展，正在催生出更多性能更優(yōu)異、分析效率更高、應用更加廣泛的拉曼光譜分析設備，帶領我們進一步“探幽入微，升空入海”，有力推動科學技術和人類文明的發(fā)展進程。
(原標題：深海熱液區(qū)探尋氣態(tài)水 拉曼光譜設備立大功)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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