青島日報社／觀海新聞5月27日訊 近日，青島市政府印發《關于2023年度青島市科學技術獎勵的決定》，由自然資源部中國地質調查局青島海洋地質研究所（以下簡稱“青島海地所”）聯合中國海洋大學、青島森科特智能儀器有限公司等單位共同完成的“深海極端環境光學探測技術體系構建與應用”項目，榮獲青島市科學技術進步獎一等獎。

“專家組認為，該項目創新性強，成果整體達到國際先進水平，部分達到國際領先水平。”該項目第一完成人、青島海地所天然氣水合物地質研究室副主任孫治雷表示，該項目自主研制的系列光學水下探測傳感設備，實現深海極端環境固、液、氣和地形地貌的探測與監測設備的國產化替代，可廣泛應用于我國深海極端環境礦產資源探測與評價、海上油氣平臺水下作業、海底管道巡檢等多個領域。

深海是人類對海洋認識的薄弱區域，深海極端環境探測和研究是國際地球科學的前沿，也是國際競爭的焦點領域。作為承擔國家基礎性、公益性海洋地質調查和戰略性海洋礦產資源勘查重任的科研機構，坐落在青島藍谷核心區的青島海地所，瞄準國家對海洋礦產資源能源以及深海探測的重大需求，持續開展核心技術攻關，研制了一系列深海礦產資源探測技術和裝備，實現了核心技術裝備的國產化替代，形成了一套深海極端環境探測技術體系，并實際應用于海域天然氣水合物資源調查、海洋生態環境研究及深海冷泉、熱液活動探測等領域，成為中國科研挺進深藍的一支中堅力量。

尋找冷泉“寶藏”，站上深海探測科技前沿

幽靜深邃的深海（水深≥200m），占據全球超過80％的海洋面積，被稱為“地球最后的未知領域”，一直吸引著人類的探索欲望。

滄海桑田，理解海洋有助于理解陸地。正如我國著名海洋地質學家汪品先院士所言：“一旦透過幾千米的水深看到了大洋的真面目，回過頭來人類將會更明白自己腳下大陸的真相。”

深海是資源的寶庫，蘊藏著豐富的能源，如石油、天然氣、天然氣水合物等，也存儲著巨量的礦產資源，如鐵錳結核、富鈷結殼、熱液金屬硫化物、稀土資源等。但深海之迷人，遠不止于此。

“我們曾經以為‘萬物生長靠太陽’，太陽是地球獲得能量的幾乎唯一源泉。但在陽光無法抵達的深海中，漆黑一片，壓力巨大，溫度極低，但卻孕育著地球上最奇異的生命形態，它們是如何起源又是如何存續的？研究這些未解之謎，或許能給我們提供另一種關于生命起源的答案。”孫治雷舉例說。

與陸地和沿海環境相比，深海包含許多“極端”，如平均深度為4200m，幾乎完全黑暗，平均溫度低于4℃，靜水壓力在20atm至近1100atm。由于缺乏太陽光，深海中形成了基于化學能的初級生產力，即化能自養合成生態系統，它支持熱液噴口、冷泉和其他生態系統的生命，如海床下的深部生物圈，也代表著一種寶貴的基因資源。這就顛覆了人類“萬物生長靠太陽”的認知，為生命的起源與演化提供了更多的可能性。

那么，在茫茫深海之中，如何才能準確、快速鎖定能源資源以及生命？海底冷泉提供了重要的“標志”和“指引”。

冷泉是一種典型的深海極端環境。在海底沉積界面（海底沉積物與海水交界面）之下，富含甲烷等主要成分的流體以噴涌或滲漏的方式從海底溢出，就形成了深海冷泉。海底冷泉如同一片“深海綠洲”，既支撐了繁盛的極端生態系統，又孕育著豐富的天然氣水合物等資源，目前已經成為地球科學與生命科學交叉研究的前沿領域，也是當前全球深海探測的重要目標。

歷經十年潛心耕耘，青島海地所深海勘查團隊已在深海冷泉研究方面積累了堅實的基礎，成為國內冷泉調查研究領域的一支重要力量。其中，孫治雷團隊先后承擔多項自然基金項目、國家水合物調查專項和海洋區域地質調查專項，累計組織23個航次調查，通過自主形成的“三合一”調查技術體系的高效應用，在我國海域累計發現聲學氣泡羽流（這是存在深海冷泉的重要標志）數量兩百余個，并率先通過ROV（無人遙控潛水器）和激光拉曼等先進裝備技術，在數萬平方公里的海域內發現海底冷泉系統10余個，是我國迄今發現海底活動冷泉數量最多的團隊。

自研探海“利器”，形成深海精細探測支撐體系

抵近幽暗神秘的海底世界，離不開高科技儀器和裝備的支持。它們如同人類放入深海的“眼睛”“雙手”“鼻子”等感覺器官，幫助科研人員采集所需的影像、數據和樣品。

海洋學是一門觀測科學。隨著人類對深海的研究與探索，深海觀測技術逐漸得到全球廣泛關注，但我國在深海探測技術領域卻曾一度處于“望洋興嘆”的尷尬困境。回憶起團隊剛開始從事深海探測的情景，孫治雷直言：“一把辛酸淚。”

2017年，他興致勃勃地組織了一個科考航次，攜帶一臺租來的ROV出海，首次嘗試使用機器人尋找海底冷泉。可萬萬沒想到，原以為只需兩三天的海上工作量，最終竟用了40多天。

“這臺價值近兩千萬元的機器人，第一次入水，通信中斷了。第二次入水，液壓艙爆了，漏油。第三次入水，電瓶壞了。第四次入水，纜斷了，機器人沉到海底，失聯了。”孫治雷介紹。雖然這臺ROV整體性能沒問題，但由于團隊對其核心技術不熟悉，缺乏現場操作和應急經驗，經過幾番折騰，有同事受不了壓力，直接哭了起來。團隊不得不返回岸上，重新組織了航次，返回事發海域打撈了十幾天，最終把這臺ROV撈了上來。

值得慶幸的是，這臺ROV整體性能穩定，經過簡單維修后，又再次入海，很快就發現了大面積的冷泉宏生物和羽狀流，率先在目標海域成功鎖定了多個深海冷泉系統，為這個曲折的航次畫上了圓滿句號。

“經此一役，我們團隊被逼著迅速成長為水下機器人‘行家’，也堅信以后再也沒有什么困難能打敗我們了！”刻骨銘心地體驗了一番“裝備之痛”后，孫治雷下定決心走自主研發之路，因為只有真正了解深海探測的具體需求，才能研發出高效智能的儀器裝備。緊跟國家需求和海洋技術新趨勢，努力融合深海探測技術研發和基礎科學理論研究的具體需求，他帶領張喜林等團隊成員，展開了冷泉調查核心技術攻關，著手研發系列深海探測裝備。

幾年來，孫治雷先后主持承擔了多項國家和省部級科研創新專項，在海洋儀器裝備研發方面取得了引人注目的成效：聯合上海交通大學、山東大學等團隊，攻克了水下智能機器人多運動模式自主切換、特殊目標智能識別等關鍵技術，研發3000米級水下海底履帶式爬行機器人與足腿式仿生機器人，形成了專門應用于深海礦產資源探測的智能機器人研發技術高地；聯合中國海洋大學郭金家教授團隊，攻克了傳感器核心器件、基礎材料等關鍵問題，研制了深海甲烷、二氧化碳傳感器和多光譜聯合探測系統，為深海極端環境探測提供了中國人自己的傳感裝備；在國家重點研發計劃課題的支持下，自主創新攻克了水下數據采集傳輸、多傳感器聯合工作等關鍵問題，創新形成了海底邊界層多點立體原位監測等關鍵技術，獲得了深海關鍵界面多參數、原位、實時、連續觀測能力。

截至目前，青島海地所已形成了多學科、跨尺度、一體化的深海精細探測與原位觀測技術和裝備體系，并在多個深海礦區開展了工程應用，部分技術已拓展應用于海洋牧場、海上風電場等海洋經濟活動中。張喜林等一批青年人才也脫穎而出，多次擔任深海探測航次的首席科學家，成為深海仿生機器人和傳感器研發方面的骨干力量。

集結頂尖力量，啟動中國海域冷泉深潛調查

共同的熱愛和使命，讓中國冷泉領域的海洋科技工作者們走到一起，立志干一番“大事業”。

2023年6月，青島海地所邀請上海海洋大學、中國科學院深海科學與工程研究所（以下簡稱“深海所”）、自然資源部第三海洋研究所（以下簡稱“海洋三所”）等3家單位的冷泉科技工作者相聚青島，舉行了一次深海冷泉科學學術研討會。這次會上，基于國家對于深海礦產資源的重大需求和地球科學基礎理論創新的迫切需要，4家單位的冷泉科研人員一拍即合，決定聯合開展“中國海域冷泉深潛調查研究計劃”。

“青島海地所在未知海域冷泉探測和觀測方面具有先進技術和豐富經驗，上海海洋大學在冷泉前沿基礎理論研究方面一直起著引領作用，而深海所擁有技術先進的“深海勇士”號載人潛水器，海洋三所在深海環境地質樣品檢測方面優勢顯著。各方優勢互補，攜手向深海冷泉發起進軍！”孫治雷說。

該研究計劃的第一階段，是利用5年時間，使用水下潛器、高新傳感、測繪和取樣裝備，對我國海域的代表性冷泉及其伴生的礦產資源、基因資源等進行深入調查并開展系統研究，促進我國深海冷泉科學的創新發展，支撐新一輪海洋領域的找礦突破戰略行動。

2023年12月，“中國海域冷泉深潛調查研究計劃”正式拉開帷幕。“探索二號”科考船進入我國南海北部海域，科研人員們乘著“深海勇士”號載人深潛器多次潛入海底，對“海馬”冷泉新區的活動冷泉進行了系統調查和取樣。

此次深潛任務中，青島海地所自主研發的水下高精度雙目相機，以及與中國海洋大學聯合研制的甲烷和二氧化碳傳感器，均成功投入使用，取得了寶貴的原位數據，進一步驗證了裝備的先進性。

“我們研發的3000米級水下雙目攝像機，是一種專為深海地質調查設計的高耐壓水下攝像設備，滿電狀態下可獨立自主連續工作近6個小時，能夠獲得水下關鍵區域的高精度地形地貌特征和三維模型，為水下考古、水下工程等提供數據支持；我們自研的甲烷和二氧化碳傳感器，在深海極端環境中的響應時間只需要幾秒鐘，而國外同類商業化傳感器的則需要3～5分鐘……”談起這些自主研發的“神兵利器”，孫治雷言辭間充滿了自豪。

近年來，隨著國家的重視程度加大和科研人員的不斷努力，我國在深海監測設備、水下潛航器研發等領域迅速發展，海底觀測網技術和深海極端環境原位探測技術也取得了十足的進展，甚至在一些領域實現了彎道超車。“相信通過一代又一代科研工作者的不懈努力，我國深海科學基礎理論研究和技術裝備研發，都將躋身世界海洋科技舞臺中心，成為助推建設海洋強國的重要力量。”孫治雷說。（青島日報／觀海新聞記者 王濤 通訊員 辛世星 張喜林）