深海探“宝”

李佳玲 尹婷婷

科学家如何深海驭“龙”寻宝？可自动行驶至最大水深514米的智能采矿车——“鲲龙500”长什么样？它是如何工作的？本期《走进实验室》栏目，放学君带领同学们来到深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室海洋科技中心，去一探究竟。

海底藏了什么“宝”

走进以蓝为主色调的海洋科技中心，同学们仿佛置身蔚蓝的大海，好奇地四处观察着。

“同学们，我们实验室作为深海矿产资源开发利用领域唯一的国家重点实验室，主要负责海底矿石的采集、输送、加工以及装备的研制。”海洋科技中心的李青老师热情地走到大家身边，为同学们讲解起来。

跟随李老师的脚步，大家来到一面可操控的大屏幕前，屏幕上蓝绿相间并不停变化的画面吸引了同学们的注意。“这是实时监测海洋气象的吗？”“绿色的是什么呢？风速？”同学们你一言我一语，好奇心爆棚。李老师笑了，指着蓝色区域说：“这就是国际矿区，矿产资源聚集的地方，这片矿区处于两个断裂带之间，所以非常适合锰结核的生长。”

“什么是锰结核？”同学们纷纷小声讨论着。“海洋是人类的巨大宝库，蕴藏着大量的资源，除海水中氢、氧、氯、钠、镁、钙、钾、金、铀、溴、碘等80多种元素外，海底矿产资源亦极为丰富。海滩中的砂矿、磷钙石和海绿石，深海底的锰结核和重金属软泥以及基岩中的矿脉等统称为海底矿产。目前，我们比较关注5种深海海底矿产资源，分别是锰结核（多金属结核）、多金属硫化物、富钴结壳、富硒土的沉积物以及天然气水合物。”

心中的疑惑得到了解答，同学们的脸上挂满了笑容。

“海底土豆”是什么

走近矿产资源展台，同学们发现桌上摆放着大小不一、形状各异的矿物质，定睛一看，分别是锰结核、富钴结壳、海底热液硫化物，镁化物和稀土。

“这4种矿产资源分布的底质层是不同的，例如富钴结壳和硫化物是分布在海山和洋中脊的位置，而锰结核则平铺在海床上。”这时，李老师的讲解被一名同学打断，她惊讶地指着锰结核说：“这有点像个小土豆啊！”李老师听罢笑着说：“锰结核就是半裸在海底稀泥地质表面的一种表面矿，学术上叫二維矿，它看上去像土豆半埋在稀泥里面，因此我们又称它‘海底土豆！”同学们听了这个“巧妙”的比喻笑得直不起腰来。

“有些多金属结核‘皮肤很平滑，貌似鸡蛋或土豆；也有些‘皮肤很粗糙，凹凸不平，貌似葡萄或花菜，别看它们其貌不扬，却含有锰、铁、镍、钴、铜等30多种稀土元素或金属元素，可谓黑色宝藏！”李老师告诉大家，面临地面资源慢慢枯竭的形势，我们不能再去过度开采地面资源，所以向深海进军是很有必要的，有了这个前提，我国就开始了深海开采的工作。

鲲龙500，由湘出海

“鲲龙500！”一名同学看到帅气的采矿车模型后激动地喊道。

“对！这就是‘鲲龙500采矿车的模型，那么大家知道它为什么叫这个名字吗？”李老师不着急讲解，而是抛出了一个问题。见大家拨浪鼓似的摇起了头，李老师这才笑着说：“‘鲲龙500是我国第一台采矿车，它首次下采的深度为500米，为了纪念这一数据，我们便给它取了这个名字。”

“‘鲲龙500的外形可谓高大威猛，非常像陆地上施工用的大铲车。与铲车前端的铲斗不同的是，它的前面是一个采集头，行走中可以将海底的锰结核收入囊中，然后再输送至位于车体中部的料仓里。”李老师告诉大家，海底泥质非常松软，采矿车在海底行走不同于陆地，就像走在沼泽中，稍有不慎就会陷进去。因此，研究人员对“鲲龙500”车身底部做了“船心底”形状的设计，可有效阻止履带下陷，进而减少阻力，还将履带设计成可上下升降的模式，这样就能调整与车身的相对位置，一旦车身陷入海底，可通过调节履带将车身从海底“自拔”出来。另外，研究人员还在车底滑板上设计了喷水小孔，通过水泵喷出的水流将粘在身上的海泥冲掉，从而减少行驶阻力。

继续向前，墙上出现了一个由许多小点组成的五角星，在同学们好奇打量的目光中，李老师解释道：“这颗单边长度为120米的‘中国星是‘鲲龙5002018年在南海留下的，它在海底按规划的采集路径，实现了自动行驶模式下的智能采矿作业，突破了海底稀软底质上行驶、海底矿物水力自适应采集、海底综合导航定位及智能控制等多项关键技术，拥有完全自主知识产权。”

海底矿区，要开采也要保护

对于各国的科学研究、勘探开发者而言，深海可是一片宝藏。那么，大海如此辽阔，它归谁管呢？是否谁都可以随意开采矿石呢？

对此，李老师给出了答案：国际海底管理局便是负责管理国际海底区域及其资源的权威组织，不论是谁想要进入矿区进行勘探或开采，都必须先经过该局的准许，通过答辩之后才有资格签署合同，从而进行勘探与开采。

“深海采矿会破坏海洋生态系统吗？”一名同学提问。

“存在一定潜在影响，但这些影响也能通过科学评估和采取相应缓解措施而得以降到最小。”李老师说，首先，人们可以选择较为坚固的海域环境进行开采。其次，采用封闭循环的海底采矿系统，将尾矿封存。同时，设置隔离区，限制开采海域和强度。最后，开采后进行海域生态修复，促进生物多样性恢复。当然，如何绿色环保地进行海底工业采矿将是全人类长期研究的关键问题。

“是啊，海底矿区要开采，也要保护呀！”听完李老师的讲解，同学们纷纷感叹。

走出海洋科技中心，同学们对海洋的向往又增添了几分。