深海热液区探寻气态水拉曼光谱设备立大功

2020-05-29 11:03:13来源：仪器网关键词：热液区阅读量：3406

　　【仪器网能源环境】近年来，随着科学技术的快速发展和人类对能源需求量的不断上升，驱使着人们开始向地球和地球以外的更多神秘地带进行探索。除了太空，隐藏着众多神奇事物的海洋一直都是一个令人充满好奇的所在。深海环境虽然远不及宇宙广阔，但其内部存在的众多未知资源依旧令无数探险家和科研人员心驰神往。

　　然而，探索深海的难度并不亚于太空。上定义的深海是海平面1000米以下，而在海面150米以下就难以见到光线，所以深海环境基本一片黑暗。同时，深海区有非常强大的压力，在海底万米深处，每平方厘米的压力就能达到1100吨。而海底深处涌动的岩浆与可喷发的火山，都会让下潜的机器和人随时面临安全威胁。1960年美国的里亚斯特号潜水器下潜到深海10916米处，是目前人类潜水器下潜的深记录。

　　深海热液又被称为“黑烟囱，主要位于海底2000米深的大洋中脊和断裂活动带上，是一种海水被加热并与岩浆中挥发性物质一起喷出海底所形成的地质现象，附近温度可达400℃。深海热液系统不仅向海洋中释放热量，热液流体的喷发还带来了很多金属元素和气体组分，孕育了丰富的矿产和基因资源，被认为与生命起源相关。

　　据央视新闻报道，近日中国科学院海洋研究所“科学”号科考船利用我国自主研发的激光拉曼光谱设备，首次在深海热液区观测到了气态水的存在。5月28日，这一重磅科研发现正式发表于地球科学刊物《地球物理学研究快报》上。据了解，研究人员通过自主研发的深海激光拉曼光谱原位探测系统(RiP)与深海热液温度探针，对倒置湖内水体的不同层位进行了拉曼光谱采集和温度测量。测量结果表明，该区域倒置湖内水体，从顶部至底部依次为高温蒸汽相、热液流体与海水混合相以及底层的正常海水相。顶部流体为气态水、CO2、CH4、H2S等的混合物，高温度可达383.3℃。

　　由于深海热液区特有的高温、高压、强腐蚀性以及浑浊的研究环境，使得深海高温热液喷口一直被认为是光学镜头的禁区，而高温热液喷口的原位探测也长期止步不前。此项研究中所使用的深海激光拉曼光谱原位探测系统，是我国自主研发的、上可直接插入450℃深海热液喷口的谱系化拉曼光谱探针，其成功突破了普通光学镜头不耐高温和防颗粒附着性能差等技术难题，为研究热液流体对海洋环境的影响提供了一种新方法。

　　自1928年印度科学家C.V.拉曼成功发现拉曼散射效应后，拉曼分析技术就因其快速、简单、可重复以及无损伤的定性定量分析特点，渗透进分析测试的各个领域，发挥出了不可替代的优越性，成为石油化工、生物医药、食品、农业、环境保护及材料分析等各个领域重要的分析技术。现今，激光、红外光等光学技术与分析检测手段的快速发展，正在催生出更多性能更优异、分析效率更高、应用更加广泛的拉曼光谱分析设备，带领我们进一步“探幽入微，升空入海”，有力推动科学技术和人类文明的发展进程。

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