陶春辉:探寻海底“黑烟囱”的“海洋侦探”

发布时间: 2019-04-01 14:24:50    来源: 省委统战部

浩瀚无垠的大海,时而狂风巨浪波涛汹涌,时而一片蔚蓝风平浪静,像一个解不开的迷团,给人带来无限的遐思。在大海的深处,除了有各种各样的海洋生物,还有丰富的资源和宝藏。国家自然资源部第二海洋研究所研究员、博士生导师,浙江省知联会常务理事、无党派代表人士陶春辉,十多年来跨海渡洋,冒着巨大的风险,潜入数千米深的海底,为国家多次成功探寻被称为“海洋科研宝库”的“黑烟囱”,并发明了海底硫化物快速找矿法,在全世界保持着3天找到2个海底热液区的纪录,是名副其实的寻找海底“黑烟囱”的“海洋侦探”。

进入国家海洋二所成了“海洋侦探”

1968年1月,陶春辉出生在浙江省湖州市德清县洛舍镇。他从小就喜欢探索,对于未知的东西特别感兴趣,上物理、化学实验课总是特别认真。一次偶然的机会,他从校图书馆借来一套英国著名作家柯南道尔创作的侦探小说《福尔摩斯探案集》,书中惊心动魄的情节引人入胜,令他爱不释手。就这样他冒出一个大胆又美好的梦想,长大后要当一名像福尔摩斯那样的大侦探。

陶春辉高中毕业后,以优异的成绩被中国地质大学(武汉)应用地球物理系录取,1993年,陶春辉获得长春地质学院(现吉林大学)地球物理专业硕士学位。之后,位于杭州的国家自然资源部第二海洋研究所向他抛出了橄榄枝。海洋二所是每个有心研究海洋科学的年轻学子所向往的圣地,陶春辉很快就去报到了。

陶春辉进入海洋二所后,当时国际上海底勘探最流行的是寻找锰结核。锰结核是沉淀在大洋盆地表面的一种矿石,呈黑色或棕褐色,形状似球状或块状,含有30多种金属元素,其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等。由于陆地资源越来越稀缺,所以很多大国都开始将目光转向海底勘探。他当时负责海底地形探测,并设法利用声波反射方法,来预测海底锰结核的丰度。海底锰结核的覆盖程度和大小不同,声波反射回来的信号也不一样。看着同事每次取上来的锰结核跟自己的预测越来越接近,他越来越有成就感。

星光不问赶路人,时光不负有心人。1993年至2003年,陶春辉一直“漂”在海上,最长的一年他有240多天在科考途中,或作海底地形探测,或用声波反射寻找锰结核。他始终带着浓厚的兴趣去看海底勘探:“跟侦探区别很小,福尔摩斯找的是人,我找的是矿。”

拿下“中国第一”和“世界首次”

陶春辉在海洋二所还有个重要的研究领域当时并不为人熟悉——海底热液区,俗称“海底黑烟囱”。它是指海底的喷泉,原理和火山喷泉类似,喷溢海底热泉的出口,由于物理和化学条件的改变,含有多种金属元素的矿物在海底沉淀下来,尤其是喷溢口的周围持续沉淀不断加高,形成了一种烟囱状的地貌。它之所以珍贵,一是矿藏丰富。它喷发的多金属硫化物富含铜、铁、锌,还有少量的铅、银、金等金属元素。二是研究地球深部难得的观测窗口。海底热液区附近几百平方米范围内,温度从逾350℃骤然降低至几摄氏度,生存着管状蠕虫、盲虾、怪鱼等生物,形成了独特的生物圈,表明这是一个不依赖光合作用的海底热液区生态系统。这些极端环境下的生物可能代表了地球早期的生命形式,换句话说,它们身上可能含有生命起源的密码。1977年,世界上第一个海底“黑烟囱”被发现,彻底改变了人类对地球和生命的认识。

机遇终于找上了已准备多年的陶春辉。2007年,作为经验丰富的海洋地球物理学家,他担任了寻找海底“黑烟囱”航次的首席科学家。在茫茫大洋中,“一条缆绳一头系到船上,一头拽着拖曳,拖曳上装有海底摄像综合拖体沉入深海。船像放风筝一样拽着缆绳航行,这时摄像头像手电筒一样探测海底,我们在船里进行监控观测,凭借各种传感器数据和经验判断‘烟囱’的存在。一旦判断可能有‘烟囱’,便用电视抓斗去抓。船的速度、抓斗的偏角以及抓斗何时到底、何时闭合,都要配合得天衣无缝,否则很可能前功尽弃。”陶春辉这样说。关键时刻,陶春辉多年的海底找矿经验开始发挥作用,结合实际测量所得的各种传感器数据,再凭借大量的室内理论研究,他和团队人员在海底地形图上标出30多个预判点,然后再一一确认真正的“黑烟囱”。

终于,陶春辉作为首席科学家的科考队于2007年3月1日在西南印度洋中脊发现我国首个海底热液区。这是我国科学家第一次完全依靠自己的力量在大洋中脊发现海底热液活动区,也是世界首个超慢速洋中脊活动热液区。《自然》(Nature)和《科学美国》(Scientific American)杂志评论该发现“结束了国际上超慢速扩张洋脊能否发育热液活动区的争论”。

每一次深潜都是危及生命的冒险,可以说,陶春辉和团队人员时时刻刻都在经历生死。在海底3000多米深处,温度低至1~2℃,载人潜水器所要承受的海水压力,相当于一张小餐桌上开上140辆坦克。载人潜水器最脆弱的是自己的“眼睛”,也就是用玻璃制成的窗口,万一这部分碰到热液区,玻璃将在高温下爆炸、融化,海水冲入,人的生命转瞬即逝。

“每个有机会穿上那件胸前绣有五星红旗的工作服的人,也就是每个有机会深潜的人,都知道自己将会面临的危险,为了国家的海洋事业,大家早就做好了一切心理准备。不过随着我国科技的进步,我们的安全感越来越强了。”陶春辉平静地说。

陶春辉还提出并验证了超慢速扩张洋中脊热液活动形成的新理论模式,带领团队突破了热液硫化物探测关键技术瓶颈,解决了洋中脊复杂地形条件下热液硫化物探测难题。这些成就使我国在海底硫化物资源调查领域处于国际前列,对拓展我国在国际海底的权益、提升国际话语权、促进深海科技发展具有重要意义。2011年我国与国际海底管理局签署了西南印度洋1万平方公里的勘探合同,这是国际上第一份海底硫化物勘探合同,它赋予中国科学家持续开展15年的海底资源环境评价与基础研究的权利。

很多人羡慕陶春辉是一员“福将”,因为国际上各发达国家用了30余年的时间才发现了160多个“海底黑烟囱”。而陶春辉从2007年至今十多年中,带领团队总共发现了30多处热液区,速度惊人。

鉴于我国科学家在世界三大洋的洋中脊这个科学领域所作的巨大贡献,2018年12月,国际大洋中脊协会批准成立由陶春辉牵头发起的洋中脊海底硫化物资源工作组。工作组以洋中脊硫化物资源为研究目标,由来自中国、俄罗斯、美国、德国等10个国家的14名知名专家组成。陶春辉与来自俄罗斯全俄海洋地质研究所、美国伍兹霍尔海洋研究所的两位专家出任工作组共同主席。

醉心科普服务担当社会责任

陶春辉为我国海洋科研事业发展作出了突出贡献,也获得了许多荣誉:浙江省特级专家、“国家高层次人才特殊支持计划”人才、全国野外科技先进工作者、浙江省劳动模范,同时还担任了国际海底管理局秘书长深海研究卓越奖咨询委员和中国大洋协会西南印度洋硫化物勘探与资源评价总地质师,并获省部级科技奖励5次,获首届曾呈奎海洋科技奖青年科技奖、浙江省青年科技奖等等。

2010年8月,陶春辉加入了浙江省知识界人士联谊会,2018年起担任浙江省知联会常务理事。“省知联会为忙于科研的这批党外知识分子提供了一个平台,让我们相互认识,相互交流。海底勘探是多学科的交叉领域,很多别的学科都能给我们带来灵感,比如生态学、机器人学科等等。不出海时,我们经常参加时政学习,我觉得自己以前从来没有这么接近过中国社会的现实及未来,这些信息会给我带来很多正能量。”陶春辉语气严肃而真诚。顿了一会,他又说:“知联会也是一个为国家建言献策的重要平台”。

只要有机会,陶春辉就会主动参与知联会组织的活动。2011年,他就特地带回一个蛟龙号模型参加同心知联爱心拍卖会,义卖所得尽数捐给了丽水市少数民族低收入村扶贫项目。

在繁忙的科研工作之余,陶春辉也会抽时间关注自己身边的人,刻意培养知联会的新人。“因为我觉得这是个对科学家或‘技术宅’都相当接地气的团队,功能多样,希望年轻人尽早加入进来,多结交志趣相投的好朋友,对科学研究和日常生活都有好处。”陶春辉说。

陶春辉一年中很多时间都出海在外,但他一有空回到杭州,就会抽时间去做科普。将科学之幼苗栽植入青少年心中,用科学家的赤子之心感染莘莘学子,陶春辉视之为自己的责任。“我想让孩子们从小就知道自己该追求什么”,一坐进学校的教室,看到那一双双澄澈的眼睛,陶春辉立刻觉得自己的内心也变得纯粹。

陶春辉的讲座常常爆满,他谦虚地将其原因归结为海洋科学的热度一年高于一年,但其实,他每次都精心准备教案,讲解方式也尽量通俗幽默。在学生们面前,陶春辉特别平和,他尊重和欣赏学生的求知欲,耐心讲述关于海底勘察的问题,不厌其烦。曾经有一位中学生,就是因为听过他的讲座而对地球物理产生兴趣,后来成为他的学生。

作为一位无党派人士的典型代表,陶春辉将满腔的爱国热忱投入到艰苦的科研工作之中,板凳一坐十年冷,最终在全球洋中脊寻找海底“黑烟囱”中立下了彪炳史册的功勋。同时,作为浙江省知联会的成员,他在社会服务方面不余遗力,用科普把海洋科学的种子撒播到许多孩子的心中。