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        深海探“寶”

        2023-12-07 20:52:25李佳玲尹婷婷
        放學(xué)后 2023年18期
        關(guān)鍵詞:鯤龍結(jié)殼深海

        李佳玲 尹婷婷

        科學(xué)家如何深海馭“龍”尋寶?可自動行駛至最大水深514米的智能采礦車——“鯤龍500”長什么樣?它是如何工作的?本期《走進(jìn)實驗室》欄目,放學(xué)君帶領(lǐng)同學(xué)們來到深海礦產(chǎn)資源開發(fā)利用技術(shù)國家重點實驗室海洋科技中心,去一探究竟。

        海底藏了什么“寶”

        走進(jìn)以藍(lán)為主色調(diào)的海洋科技中心,同學(xué)們仿佛置身蔚藍(lán)的大海,好奇地四處觀察著。

        “同學(xué)們,我們實驗室作為深海礦產(chǎn)資源開發(fā)利用領(lǐng)域唯一的國家重點實驗室,主要負(fù)責(zé)海底礦石的采集、輸送、加工以及裝備的研制?!焙Q罂萍贾行牡睦钋嗬蠋煙崆榈刈叩酱蠹疑磉?,為同學(xué)們講解起來。

        跟隨李老師的腳步,大家來到一面可操控的大屏幕前,屏幕上藍(lán)綠相間并不停變化的畫面吸引了同學(xué)們的注意?!斑@是實時監(jiān)測海洋氣象的嗎?”“綠色的是什么呢?風(fēng)速?”同學(xué)們你一言我一語,好奇心爆棚。李老師笑了,指著藍(lán)色區(qū)域說:“這就是國際礦區(qū),礦產(chǎn)資源聚集的地方,這片礦區(qū)處于兩個斷裂帶之間,所以非常適合錳結(jié)核的生長?!?/p>

        “什么是錳結(jié)核?”同學(xué)們紛紛小聲討論著?!昂Q笫侨祟惖木薮髮殠?,蘊藏著大量的資源,除海水中氫、氧、氯、鈉、鎂、鈣、鉀、金、鈾、溴、碘等80多種元素外,海底礦產(chǎn)資源亦極為豐富。海灘中的砂礦、磷鈣石和海綠石,深海底的錳結(jié)核和重金屬軟泥以及基巖中的礦脈等統(tǒng)稱為海底礦產(chǎn)。目前,我們比較關(guān)注5種深海海底礦產(chǎn)資源,分別是錳結(jié)核(多金屬結(jié)核)、多金屬硫化物、富鈷結(jié)殼、富硒土的沉積物以及天然氣水合物?!?/p>

        心中的疑惑得到了解答,同學(xué)們的臉上掛滿了笑容。

        “海底土豆”是什么

        走近礦產(chǎn)資源展臺,同學(xué)們發(fā)現(xiàn)桌上擺放著大小不一、形狀各異的礦物質(zhì),定睛一看,分別是錳結(jié)核、富鈷結(jié)殼、海底熱液硫化物,鎂化物和稀土。

        “這4種礦產(chǎn)資源分布的底質(zhì)層是不同的,例如富鈷結(jié)殼和硫化物是分布在海山和洋中脊的位置,而錳結(jié)核則平鋪在海床上?!边@時,李老師的講解被一名同學(xué)打斷,她驚訝地指著錳結(jié)核說:“這有點像個小土豆??!”李老師聽罷笑著說:“錳結(jié)核就是半裸在海底稀泥地質(zhì)表面的一種表面礦,學(xué)術(shù)上叫二維礦,它看上去像土豆半埋在稀泥里面,因此我們又稱它‘海底土豆!”同學(xué)們聽了這個“巧妙”的比喻笑得直不起腰來。

        “有些多金屬結(jié)核‘皮膚很平滑,貌似雞蛋或土豆;也有些‘皮膚很粗糙,凹凸不平,貌似葡萄或花菜,別看它們其貌不揚,卻含有錳、鐵、鎳、鈷、銅等30多種稀土元素或金屬元素,可謂黑色寶藏!”李老師告訴大家,面臨地面資源慢慢枯竭的形勢,我們不能再去過度開采地面資源,所以向深海進(jìn)軍是很有必要的,有了這個前提,我國就開始了深海開采的工作。

        鯤龍500,由湘出海

        “鯤龍500!”一名同學(xué)看到帥氣的采礦車模型后激動地喊道。

        “對!這就是‘鯤龍500采礦車的模型,那么大家知道它為什么叫這個名字嗎?”李老師不著急講解,而是拋出了一個問題。見大家撥浪鼓似的搖起了頭,李老師這才笑著說:“‘鯤龍500是我國第一臺采礦車,它首次下采的深度為500米,為了紀(jì)念這一數(shù)據(jù),我們便給它取了這個名字?!?/p>

        “‘鯤龍500的外形可謂高大威猛,非常像陸地上施工用的大鏟車。與鏟車前端的鏟斗不同的是,它的前面是一個采集頭,行走中可以將海底的錳結(jié)核收入囊中,然后再輸送至位于車體中部的料倉里。”李老師告訴大家,海底泥質(zhì)非常松軟,采礦車在海底行走不同于陸地,就像走在沼澤中,稍有不慎就會陷進(jìn)去。因此,研究人員對“鯤龍500”車身底部做了“船心底”形狀的設(shè)計,可有效阻止履帶下陷,進(jìn)而減少阻力,還將履帶設(shè)計成可上下升降的模式,這樣就能調(diào)整與車身的相對位置,一旦車身陷入海底,可通過調(diào)節(jié)履帶將車身從海底“自拔”出來。另外,研究人員還在車底滑板上設(shè)計了噴水小孔,通過水泵噴出的水流將粘在身上的海泥沖掉,從而減少行駛阻力。

        繼續(xù)向前,墻上出現(xiàn)了一個由許多小點組成的五角星,在同學(xué)們好奇打量的目光中,李老師解釋道:“這顆單邊長度為120米的‘中國星是‘鯤龍5002018年在南海留下的,它在海底按規(guī)劃的采集路徑,實現(xiàn)了自動行駛模式下的智能采礦作業(yè),突破了海底稀軟底質(zhì)上行駛、海底礦物水力自適應(yīng)采集、海底綜合導(dǎo)航定位及智能控制等多項關(guān)鍵技術(shù),擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。”

        海底礦區(qū),要開采也要保護(hù)

        對于各國的科學(xué)研究、勘探開發(fā)者而言,深??墒且黄瑢毑亍D敲?,大海如此遼闊,它歸誰管呢?是否誰都可以隨意開采礦石呢?

        對此,李老師給出了答案:國際海底管理局便是負(fù)責(zé)管理國際海底區(qū)域及其資源的權(quán)威組織,不論是誰想要進(jìn)入礦區(qū)進(jìn)行勘探或開采,都必須先經(jīng)過該局的準(zhǔn)許,通過答辯之后才有資格簽署合同,從而進(jìn)行勘探與開采。

        “深海采礦會破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)嗎?”一名同學(xué)提問。

        “存在一定潛在影響,但這些影響也能通過科學(xué)評估和采取相應(yīng)緩解措施而得以降到最小?!崩罾蠋熣f,首先,人們可以選擇較為堅固的海域環(huán)境進(jìn)行開采。其次,采用封閉循環(huán)的海底采礦系統(tǒng),將尾礦封存。同時,設(shè)置隔離區(qū),限制開采海域和強度。最后,開采后進(jìn)行海域生態(tài)修復(fù),促進(jìn)生物多樣性恢復(fù)。當(dāng)然,如何綠色環(huán)保地進(jìn)行海底工業(yè)采礦將是全人類長期研究的關(guān)鍵問題。

        “是啊,海底礦區(qū)要開采,也要保護(hù)呀!”聽完李老師的講解,同學(xué)們紛紛感嘆。

        走出海洋科技中心,同學(xué)們對海洋的向往又增添了幾分。

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