我國成功構(gòu)建深海原位光譜實驗室 光譜技術(shù)助力深海探測
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近年來，隨著人類對海洋探索的逐漸深入，深海熱液、冷泉等極端環(huán)境已經(jīng)成為當前海洋研究的重點研究對象之一。深海熱液、冷泉的極端環(huán)境中存在特殊的生態(tài)系統(tǒng)，熱液冷泉系統(tǒng)也有著特殊的地球化學(xué)性質(zhì)。探測和研究熱液、冷泉，對于深入了解地球演化過程，探索生命起源，以及深度開發(fā)海底礦產(chǎn)資源等有著重要意義。
我國近海冷泉區(qū)主要有7個，南海海域分布6個，東海沖繩海槽1個，其中南海西沙海域的“海馬冷泉”是非常典型冷泉系統(tǒng)。因此南海也是我國研究冷泉的主要區(qū)域。據(jù)中國科學(xué)院海洋研究所消息，該所科研團隊成功研制了國際上首套深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)(Multi-channel Raman insertion probes system, Multi-RiPs)，并在我國南海冷泉區(qū)域成功構(gòu)建了深海原位光譜實驗室。
據(jù)介紹，深海原位光譜實驗室是建立在海底的無人實驗室，以深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，可在深海冷泉、熱液等區(qū)域進行常態(tài)化運行，開展長期、連續(xù)、多點位的海底觀測、數(shù)據(jù)采集和可控實驗。
該實驗室從兩個方面在深海極端環(huán)境探測技術(shù)上實現(xiàn)了突破。一是研制出首套深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)，研發(fā)了光路切換技術(shù)，實現(xiàn)了主要光學(xué)器件(如激光器、光譜儀、光電傳感器等)的分時復(fù)用，同時，結(jié)合系列化拉曼光譜探針，實現(xiàn)了深海熱液、冷泉系統(tǒng)中流體、固體、氣體等不同相態(tài)目標物的長期原位監(jiān)測。
激光拉曼光譜技術(shù)是目前深海環(huán)境原位探測的主要手段。我國“十一五”期間依托“863”計劃啟動了深海原位激光拉曼光譜探測系統(tǒng)的開發(fā)工作，多年來取得了不少成果。如中國海洋大學(xué)團隊研發(fā)了國內(nèi)首套深海自容式激光拉曼光譜(DOCARS)探測系統(tǒng)；中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所團隊研發(fā)了國際上首臺以紫外激光作為激發(fā)光源的深海拉曼光譜儀；中國科學(xué)院海洋研究所研制了“海洋之眼”深海著陸器和深海長期多通道拉曼光譜原位探測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對冷泉環(huán)境的長期定點原位拉曼探測等。中科院海洋所的深海多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)是我國深海環(huán)境原位探測技術(shù)的新發(fā)展。
二是在我國南海海域成功構(gòu)建了首套深海原位光譜實驗室。開展海底長期實驗是深海科學(xué)發(fā)展的一大趨勢。建設(shè)深海移動工作站、深海空間站、深海實驗室等新一代海洋實驗平臺，加強基于深海實驗平臺開展長期原位探測和深海原位實驗技術(shù)體系建設(shè)也是推動我國深海極端環(huán)境前沿科學(xué)研究的重要支持。深海原位光譜實驗室的成功建設(shè)，將為深海研究突破提供重要的動力。
據(jù)了解，中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所于今年5月也完成了搭載深海微電子機械系統(tǒng)(MEMS)氣相色譜儀、深海光譜儀、深海質(zhì)譜儀等多套高性能傳感探測設(shè)備的深海原位實驗室的海試任務(wù)。我國深海實驗室的建設(shè)已步入正軌。
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