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《讓科技插上聲音的翅膀》第二期《奔向地球最深處——記全球首個跨越地球第四極高精度地震綜合試驗》

    19-06-07 16:38:44

馬里亞納海溝,是目前所知地球上最深的海溝。該海溝是太平洋板塊俯沖到菲律賓板塊之下而產生的,地處北太平洋西部海床,靠近關島。據科學家介紹,地球上絕大多數八級以上的巨大地震都發生在海溝附近。為探索海溝與地震海嘯之謎,中國科學院南海海洋研究所的科學家們進行了一項名為《“馬里亞納海溝動力學機制及極端環境研究”地質地球物理科學考察》(簡稱“馬溝”計劃),實施了全球首次穿越第四極高精度綜合地震實驗。

本期的《讓科技插上聲音的翅膀——城市之聲獲獎知識性節目展播》,將播出由廣東廣播電視臺城市之聲廣播制作的,獲2017年廣東廣播影視獎二等獎的《奔向地球最深處——記全球首次穿越第四極高精度綜合地震實驗》。讓我們一起登船探秘,與科學家們一起探索未知。

記者王小敏在現場采訪 

奔向地球最深處——記全球首次穿越第四極高精度綜合地震實驗

地球最南端的南極和最北端的北極被人們所熟知,世界第一高峰的珠穆朗瑪峰也因8844.43米海拔高度,被人們稱之為地球第三極。然而,深藏于馬里亞納海溝最深處----有地球第四極之稱的“挑戰者深淵”卻因海水壓力大、難以探訪等原因,顯得頗為神秘。

海溝的產生被認為是海洋板塊俯沖的結果。據了解,地球上絕大多數八級以上的巨大地震都發生在海溝附近。為了能對馬里亞納海溝有更多了解,探索海溝與地震海嘯之謎,科學家們對馬里亞納海溝進行了科學考察。

今天,我們的節目就和大家一起,在科考隊員們的帶領下一起奔向地球第四極——馬里亞納海溝最深處“挑戰者深淵”。

【出錄音:船的汽笛聲,水聲、馬達聲】

2017年6月27日正午,廣州新洲碼頭上聚集了翹首以盼的人們。他們的目光正殷切地注視著徐徐駛來的中國科學院南海海洋研究所的“實驗3號”科考船。

出錄音:工作還順利嗎?順利。挺好的吧?非常好。

科考隊員們帶著興奮和倦意從科考船上走下來,與前來迎接歸航的人們熱烈地交談著他們的“馬溝計劃”。

旁白:

“馬溝計劃”是中科院南海海洋研究所組織實施的科考項目,它的全稱是“馬里亞納海溝動力學機制及極端環境研究”地質地球物理科學考察。

深海中的水聲

馬里亞納海溝是古老而沉重的太平洋板塊、一頭撞上并俯沖到相對較輕的菲律賓海板塊之下形成的。海溝地處西太平洋海床,長約2500公里,水深大部分在8000米以上。整個海溝呈弧形狀,像一把大湯勺鑲嵌在海床上。海溝的西邊是馬里亞納群島,其中最南端的島就是美國關島,那里最靠近地球第四極---馬里亞納海溝最深處“挑戰者深淵”。如果把有地球第三極之稱的珠穆朗瑪峰放在“挑戰者深淵”,峰頂將不能露出水面。

地殼高程分布圖 

主持:

不少的登山家成功地征服了珠峰,但受海水壓力等因素影響,人們探測深海極為有限。“馬溝計劃”的首席科學家,中國科學院南海海洋研究所特聘研究員林間說:

出錄音:60年代,就有三位美國的海軍人員還有技術人員就已經下潛到這個馬溝了,就挑戰者深淵。科學家剛開始發現世界上還有這么深的地方,但真正的從地球科學的角度來探索的話是最近的事情。那么,在世界的四個極里,這第四極的研究是最少的。

出船啟航的汽笛,發動機啟動等音效

2016年11月19日,擔當“馬溝計劃”首航重任的“實驗3號”科考船,搭乘著40多名科學工作者,駛離廣州新洲碼頭,進入珠江口到達南海,穿過巴士海峽,直奔馬里亞納海溝。林間說,

出錄音:我們這次科考的科學目的是非常明確的。我們想了解、探明,為什么世界上有這么深的海溝。直接研究為什么地球上有這么大的海溝地震,什么控制了它,海溝地震發生以后對海嘯有什么樣的影響。

孫金龍是負責“馬溝計劃”第一航次的首席科學家。

【出錄音:那么,我們研究的區域就是挑戰者深淵,這是整個馬里亞納海溝最深的區域。深度大概在11000米左右。這個區域水深比較大,一般常規設備下去,由于耐壓原因到不了這個深度。所以,一般來說,這個區域的觀察很難開展。這個航次是圍繞著地震和地質為中心。然后,其他航次,一起來做的。

用林間的話來說,馬里亞納海溝里蘊含著地震和海嘯的秘密。

出錄音:絕大多數八級以上的巨大地震都是發生在海溝的地方。只有這么大的地震才會產生巨大的海嘯,我們如果不了解海溝怎么形成,不了解它的形態,我們將來是很難減少大地震和大海嘯造成的損害。

馬里亞納海溝地形圖 

主持:

【大海浪沖擊船體的聲音】

11月份正是西太平洋的熱帶季風盛行時間。海面上的風浪十分大。最厲害的時候,海浪高度甚至達到3米多。3300噸的“實驗3號”科考船船體被海浪猛烈地搖晃著,人幾乎不能在船上直立行走。科考隊長曾信說:

出錄音:絕對是我經歷的最艱苦的航段。在那邊的環境是比較惡虐的。天上始終不明朗,有點陰陰沉沉的。當時的海浪比較大,海況比較惡虐。風大概有78級每天,所以,船一直晃得很厲害。隊員們的身體是有不適感的,包括頭暈和惡心。有隊員連續半個月都沒有吃上硬的主食。他一直都吃不下,只能吃流食和吃點水果之類的。其次,你在夾板上行走和搬運設備的時候,你行動也不方便。因為晃來晃去很容易滑倒和站不穩的。

雖然,海況并不理想,但科考隊員們絲毫沒有松懈。迎著海浪,“實驗3號”來到了既定的作業海域——馬里亞納海溝最深段“挑戰者深淵”。一臺臺紅橙色的海底地震儀被抬到甲板,安放在角車上。

海底地震儀 

旁白:

海底地震儀是“馬溝計劃”重點實驗——高精度綜合地震實驗的主要儀器。海底地震儀呈橙紅色,圓形狀,每臺重約50斤。它的外表雖然并不起眼,但卻能像陸地上的地震臺一般,監測記錄各級地震數據。

現場錄音數秒后壓混

主持:

工作人員調整角車的角度,有序地進行作業。

海底地震儀投放視頻

出地震儀被投放的聲音

進入水面的海底地震儀依靠自身的重力下沉到指定的位置后,工作人員通過通訊系統,給地震儀發出工作指令,實時記錄海底的情況。

放置海底地震儀只是實驗的第一步,科考隊員們還要在海底實施人工地震,林間說,實施人工地震就是打空氣槍。

出錄音:所謂的空氣槍就是地震,一個很小很小的地震。這個地震是人工控制的,它不大,但是對它的頻率和質量有非常嚴格的要求,所以在海底放空氣槍每一分鐘或者一分半放一次,其實就是產生一系列的非常精密的人工地震。

為什么要在海底打空氣槍,實施人工地震呢?用孫金龍的話來說,這樣做的目的就是給地球做一次CT。

出錄音:我們在醫院做CT,就是通過這邊發射和那邊接收,可以實時地看到體內的結構,知道哪里有病變,哪里是正常的。但是海底的范圍太大了,用同樣的道理,用人工震源去激發它,沿著固定好設計好的線路去激發它。然后,讓海底地震儀去接收。回來后,我們通過海底地震儀的信號分析,就可以看這個海域的地質里面有沒有異常的地質構造,有礦藏或者其他的東西。

為了能對全球最深的“挑戰者深淵”進行更深入的研究,科考隊進行了4次橫跨,在海底布放了長期地震監測陣列,最深的投放地點在水深8143米,日夜聆聽著來自地球“心臟”的聲音。

孫金龍說,海底地震儀除了記錄人工地震的數據和資料外,還記錄天然地震的數據,這些資料更是珍貴。

【出錄音:記錄了很多那個小的天然地震。人工地震是比較淺的,就是地殼到地幔的層次,大概可以做10多公里的范圍,但做天然地震,就可以做到地幔的上部,就是幾十公里這個范圍。我們的科學家可以拿這部分的數據來做更深的研究。這是這次探測比較大的收獲。】

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