近日，國際學術期刊《深海研究》在線發表了題為「基於著陸器的深海多通道拉曼光譜系統研發及其在深海極端環境原位長期實驗中的應用」的文章，該文透露，中國科學院海洋研究所成功研製國際首套深海多通道拉曼光譜探測系統，實現了冷泉噴口流體、天然氣水合物動力學過程、冷泉生物群落的長期原位觀測與現場實驗，在我國南海冷泉區域構建首套深海原位光譜實驗室，實現了把實驗室搬到了海底的夢想。
研究團隊負責人、中科院海洋研究所張鑫研究員介紹，研究團隊前期研發的探針式深海雷射拉曼光譜探測系統已常態化應用到深海沉積物孔隙水、冷泉和熱液噴口流體、化能合成生物群落內部流體、天然氣水合物以及冷泉和熱液系統中岩石礦物的原位探測與定量分析。但是，隨著對深海熱液和冷泉系統研究的深入，科學家逐漸認識到深海熱液或冷泉系統是有機統一的整體，冷泉和熱液活動在時間和空間上都具有強烈的不均勻性。已有的深海原位拉曼光譜儀的探測是短期瞬時且相對獨立的，難以捕捉冷泉和熱液系統等高動態和非均勻環境中不同目標之間的動態規律和潛在聯繫。
在此背景下，研究團隊研製了國際上首套深海多通道拉曼光譜探測系統（Multi-channel Raman insertion probes system, Multi-RiPs），研發光路切換技術，實現了主要光學器件（如雷射器、光譜儀、光電傳感器等）的分時復用，結合系列化拉曼光譜探針，實現了深海熱液、冷泉系統中流體、固體、氣體等不同相態目標物的長期原位監測。
為了明確甲烷在深海冷泉噴口附近的轉換通道以及冷泉區域的甲烷釋放通量，研究團隊使用深海多通道拉曼光譜探測系統搭載深海坐底長期觀測系統（Long-term ocean observation platform, LOOP），分別於2020年、2021年、2022年前後3次布放於我國南海北部冷泉區域，實現了冷泉噴口流體中主要成分、天然氣水合物與深海環境的耦合變化過程、冷泉生物群落內部甲烷氧化過程的長期原位探測與現場實驗，成功建設國際首套深海原位光譜實驗室，並在深海冷泉區域常態化運行。
「這套系統可以搭載我國的深海著陸器，在南海海域進行深海環境的長期原位觀測。」張鑫接受採訪時介紹：「這套系統是我們研究團隊於2020年提出研發概念，2021年進行了首次應用，2022年搭載了『東方紅3號』船進行了第三方的應用，主要應用領域集中在深海極端環境即深海熱液區和冷泉區，大部分的深海冷泉實際上是由於海底的天然氣水合物，也就是可燃冰的分解形成的，我們研究冷泉，不可避免地研究冷泉與水合物之間的關係，這對我們以後深海天然氣水合物開採的環境評估有一定的貢獻。」
據介紹，論文第一作者為中科院海洋所副研究員杜增豐，通訊作者為中科院海洋所研究員張鑫。研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、中國科學院戰略性先導專項等項目聯合資助。
（大眾日報客戶端記者 薄克國 通訊員 李河昭 報導）