“雪龙2”号开展大洋考察作业——去海底听地球“跳动”的声音

  “距离点位100米，可以准备投放。”船时1月13日9时50分，斯科舍海域，对讲机中传来“雪龙2”号三副赵晶的声音。此刻，他正在驾驶台紧盯着屏幕，将海底地震仪的投放坐标误差控制在100米以内。

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  “咚”的一声，随着工作人员操作脱钩器，释放海底地震仪平稳入水，中国第42次南极考察“雪龙2”号大洋考察作业正式拉开帷幕。

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  “此次共布放15台海底地震仪，开展长周期被动源海底地震观测，以获取这一区域和邻近区域的天然地震信号。”“雪龙2”号大洋队队员、中国科学院地质与地球物理研究所博士任安楠告诉记者，通过分析海底地震信息，能够揭示该区域复杂的地壳深部结构。

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  地球每时每刻都在震动，地震信号中包含了很多信息。从震源出发，地震波可能会穿过各种类型的介质到达观测点，这些介质包括岩石、岩浆、沉积物等。地震波速特征是介质的重要特征之一，地震波在软的、熔融的介质中传播速度慢，在坚硬、致密的介质中传播速度快。科学家通过分析地震信号获取波速信息，就能刻画出地球内部的“三维地图”。

  “比如，如果地下某处存在岩浆，那么在图中就能观察到此处地震波速相对较低。”任安楠解释，“通过这种波速差异，再结合多学科信息，我们就可以推测地壳的结构，研究板块运动机制和形成原因，帮助我们更深度地了解地球。”

  这次选择的投放区域是沙克尔顿断裂带和南设得兰海槽的交汇处，这里正好处在地球板块的连接点，板块运动复杂、地震频繁，是开展海底地震研究的理想区域。不过，这里位于“魔鬼西风带”范围内，风浪大，找到合适的投放窗口并不容易，每一次投放都需要驾驶台、甲板、实验室的高度协同。

  那么，为什么选择投放海底地震仪这种观测方式？设备沉入海底后科研人员又将怎么接收到数据？

  任安楠解释，地震波中的某些成分在海水中无法传播，因此地震仪只能布设在海底，海底地震仪就是专门应用于海底环境的设备，能够抵抗深海极高的海水压力，并实现长时间的观测。“我们这次属于被动源地震观测。”任安楠说，此次作业目标是在海底布设海底地震仪，使其长期“监听”天然地震和各种地震噪声，因此只需要投放设备，数据将被记录在仪器内部存储卡中，待后续南极考察航次中回收。

  每投放一台设备，大洋队队员都要记录下投放点位的经纬度。回收时，船再返回投放点位，通过释放声学信号与海底地震仪重新建立联系。

  海底地震仪的顶部装有换能器，用于长距离沟通，可以把电信号转换成声学信号。当船到达指定位置时，科研人员将探头放入海水中发射声学信号，通过换能器与海底地震仪实现最远十几公里的长距离沟通。当海底地震仪接收到信号后，会回传应答信号，同时利用电化学反应主动熔断保险丝，最终释放配重。失去配重的仪器就可以在浮力的作用下漂浮到海面上，主动搜索卫星对自身定位，然后向四周广播位置信息。此时，科研人员在船上就可以收到它的具体位置。“我们的平均回收率能达到90%。”任安楠说。

  船时1月14日8时30分，经历了近一天一夜的连续作业，第15台海底地震仪终于完成布放，本航次“雪龙2”号首个大洋考察作业顺利结束。

  根据计划，“雪龙2”号将在未来两个月内在南极半岛邻近海域及宇航员海域开展综合调查，对水体、沉积、大气海冰、污染物等基础环境进行调查，并围绕海洋生态系统开展调查工作。（记者 毕文婷）