南极圈里解难题

作者:陈 瑜来源:科技日报2014年04月30日人员机构发布时间:2014-04-30 字号:


 

    上图4月15日,记者和市民在“雪龙”号上参观舰载直升机。
    下图4月5日,“雪龙”号上科考队员进行大气走航观测。新华社发

  
  

    初步建立我国对南极海洋长期观测网络,成功实现了我国极地科考的首次环南极大陆航行,建设南极泰山站,86小时完成维多利亚地新站址地勘任务,搜集583块南极陨石探究宇宙奥秘……

  4月15日,“雪龙”号在拖轮的推动下缓缓进港“回家”,停靠在位于长江口南岸的中国极地考察国内基地码头。这一天,距离去年11月7日“雪龙”号从上海出发前往南极,整整160天。

  初步建立我国对南极海洋长期观测网络,成功实现了我国极地科考的首次环南极大陆航行,建设南极泰山站,86小时完成维多利亚地新站址地勘任务,583块南极陨石探究宇宙奥秘……我国第30次南极科考在圆满完成了各项科考任务和后勤保障任务的同时,亮点频现。

  巡大洋

  初步建立我国对南极海洋长期观测网络

  南大洋是地球上三个大洋连通成为一个整体的唯一海区,在全球大洋环流、碳循环、生态环境等诸多方面有着重要的价值。

  我国第30次南极考察中的南大洋调查是“南北极环境综合考察专项”实施以来的第二个航次。

  在本次考察中,科考队员首次在南极普里兹湾海域成功布放了一套具有防冰山碰撞结构的海洋潜标系统。

  “该系统携带有沉积物捕获器、温盐仪等设备。潜标系统记录的数据,可用于调查普里兹湾的长期水体变化特征与运动过程。外观看上去像一个犹如一个漏斗的沉积物捕获器,主要用于采集海洋中的颗粒有机物样本,旨在研究海洋中的碳循环过程,一年后将回收。”中国海洋大学高级工程师、我国第30次南极科考大洋队队长矫玉田告诉记者,以往在南极布放海洋潜标系统,经常会碰到第二年找不到的情况,“可能是被冰山刮走了。”

  这次布放的潜标系统为防止类似事件发生做了特别设计。当有冰山刮住潜标系统的钢缆,并大于200公斤力时,钢缆将从水下300米处破断(带有破断器),300米水下的仪器和缆绳将安全无恙。

  填补南大洋断面大纵深综合观测空白

  南大洋考察的另一个重点海域是南极半岛海域。

  大洋队首次在南极半岛海域开展海洋湍流观测项目,完成了16站位的垂直剖面湍流观测。

  “这对于研究南极半岛复杂流系的海洋混合涡流有很大价值。”矫玉田告诉记者,以前因为经费原因,没有购买相关仪器,这次使用的仪器已在国内近海投入应用,但要在南极开展工作困难更大,因为仪器使用的环境条件要求高,为了得到精细观测数据,要在冰少,最好没有冰的情况下开展工作。

  此外大洋队还完成了南极半岛调查的6个断面33个站点和普里兹湾调查2个断面14个站点及罗斯海总长度为300公里的地球物理测线调查任务。

  “南极半岛海域成功的考察,又一次填补了南大洋断面大纵深综合观测的空白。”矫玉田认为,这不仅有助于建设一支稳定的极地海洋科学研究队伍,还可以丰富我国现有南极基础观测资料,提高我国极区海洋观测关键技术的研制能力,初步建立我国对南极海洋长期观测网络,实现对科学目标所必要的支撑能力。

  实现我国极地科考首次环南极大陆航行

  尤其值得一提的是,本航次“雪龙”船环南极大陆航程约1.15万海里,成功实现了我国极地科考的首次环南极大陆航行。

  矫玉田告诉记者,在环南极大陆走航过程中,大洋考察取得累累硕果,获得了大约80G的完整环南极海域科学鱼探仪调查声学数据,据此可了解环南极大陆生物资源的分布情况;高速采集器作业121个站,获得了121个站位的水深、温度数据,走航表层海水分析作业121个站;海洋化学专业组取得大量宝贵的海水化学和大气化学样品数据,对于进一步推进我国南极科学考察事业发展具有里程碑意义。

  建泰山

  建成南极内陆腹地中转枢纽,扩大科考范围

  在我国第30次南极科考中,28名人员组成的队伍,用时53天建成我国第四个科考站—南极泰山站。

  泰山站圆环形外表、碟形结构和高架设计,设计者们寓意为中国灯笼,但众多网友却称其为降落在冰雪世界的“UFO”。对于这样的设计,国家海洋局极地办主任曲探宙解释,环形结构视野开阔,减少风阻。南极内陆冬季经常刮起8至10级大风,主体建筑架空离地,可以避免迎风的一面出现积雪甚至掩埋。

  泰山站位于中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地,距我南极中山站522公里的南极内陆冰盖之上,海拔高度2600米,年平均温度-36.6℃。

  曲探宙告诉记者,泰山站定位之一是中转枢纽站,对进一步保障南极内陆冰盖地区的科考有重要作用。同时,对进一步研究南极大陆的气候变化、冰川变化,以及对南极大陆的遥感测绘有重要作用。

  之前我国南极科考一直未配备固定翼飞机,从中山站到昆仑站只能开车,路上需要克服约4000米海拔带来的气候变化,以及复杂的冰雪路面。泰山站建有固定翼飞机冰雪跑道,使用飞机当天即可往返中山站和昆仑站,极大提高物资运输效率,尤其是应对人员伤病以及其他意外情况。

  泰山站的建立不仅增加了我国南极考察站数量,也扩大了我国开展南极科学考察活动的覆盖范围,使得我国的南极科考能覆盖格罗夫山等南极关键科考区域。

  勘新址

  86小时完成维多利亚地新站址地勘任务

  维多利亚地新站是我国在南极即将建设的又一个考察站。新站站址位于维多利亚地特拉诺湾的难言岛,岛上面积为45平方公里,此前我国第29次南极科考队已经进行了选址和初步考察。

  此次考察中,维多利亚队队员前往罗斯海维多利亚地难言岛,开展维多利亚地新站前期准备工作。受救援活动及船被困影响,维多利亚地勘工作在保证质量的前提下,执行时间由8天压缩为4天。

  维多利亚队队长查恩来告诉记者,他们在岛上日夜奋战86小时,完成包括工程地质勘察、大比例尺测绘、码头方案选址及调研、新站建筑设计现场调研、新站重装备登陆方案调研等8项考察任务,为后续站区建设、码头选址、功能布局和站区规划等提供了翔实的科学数据。

  初登建站区域建站人员曾“接近绝望”

  回忆初登维多利亚地拟建站区域时的感觉,清华大学建筑设计研究院极地建筑研究中心主任、维多利亚地新站可行性研究总负责人张翼用了四个字形容“接近绝望”。

  张翼有着丰富的极地工作经验。过去十多年里,他已去过南极三次、北极一次,担任了南极长城站、中山站、昆仑站及北极黄河站的总设计师。

  “别人的工作是确定的,但我的工作充满不确定性。”过去十多年里,张翼说,此次难言岛之行,自己要根据各种现场勘察的结果,判断能否建站,建在哪里,并及时调整重点勘察区域,协调各个单项的选址工作。但岛上要么是嶙峋凸起的石林,空手行走都困难,要么是龟裂密布的松软地面,下面是活跃期的冰碛物。原先根据卫星照片初定的区域完全不适合建站。如果建站区域选址不成立,那么不仅仅勘察人员的艰辛工作白费了,建站进程也会严重滞后。

  根据运输艇登陆点与拟建码头的几个位置比选,张翼找到了最短的穿越乱石区的陆上运输线路,又根据地质勘察的初步结果,确定了新的拟建区域,并马上协商调整了雷达断面重点扫描区域。撤回雪龙船后,他发现自己减了4公斤,昏睡好几天才缓过神来。

  探宇宙

  583块陨石收获颇丰,最大一块或来自火星

  南极陨石给人的感觉首先是神秘。

  据不完全统计,截至2010年,人类共在南极收集到陨石4.7万余块,其中日本和美国各有1.7万余块,中国1.1万余块。

  我国第30次南极科考队格罗夫山队队长缪秉魁告诉记者,陨石坠落地球并没有地区性的差别,南极和其他各大洲陨石的坠落概率应该是一样的。但是,在非南极地区,由于人类活动或是植被覆盖以及天气等原因,陨石在地面比较难保存和发现。南极气候等因素非常有利于陨石长期保存。南极冰盖在向四周流动过程中,遇到山脉或隐伏山系的阻挡,冰流受阻或速度大幅减缓,在下降风的作用下,局部冰层快速消融,冰盖中保存的陨石就会露出冰面并富集。

  “陨石是研究太阳系起源与演化的重要窗口。” 时隔几年后,我国第30次南极科考队再赴格罗夫山收集陨石。第二次前往格罗夫山的缪秉魁担任队长,“由于时间紧、任务重,格罗夫山队多次细化研究野外实施方案,安全顺利、按质按量完成了各项既定任务。”

  在今年的考察中,他带领着团队在格罗夫山地区一共找到了583块陨石,其中包含了一些珍稀陨石样品。

  考察中收集到的一块重达1299克的陨石,是缪秉魁津津乐道的“宝贝”。

  “这是我们在这次考察中采集到的最大的一块陨石,也是目前看来最特殊的一块。”经过上交登记、经申请他将一块研究分析类型的陨石带回桂林理工大学,“经过之前肉眼判断,这块陨石结构特殊,不存在球粒结构,它是可能来自火星,也可能来自月球或灶神星,无论哪种情况,都将对我国的陨石研究有很大的科学意义。”

  缪秉魁表示,这块陨石将在桂林理工大学完成岩石结构、矿物结构等方面的研究分析,最终,其来源地将在不久之后揭晓。
 

来源:科技日报

记者: 陈 瑜

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