The Innovation | 载人深潜视野下的克马德克海沟

Video 1 克马德克海沟拍摄影像

导 读

全球水深超过万米的海沟仅有5个，位于南太平洋的克马德克海沟最大深度为10010米，是世界上第四深的海沟，位于全球闻名的火山和地震活跃带。受技术手段的制约，学术界对克马德克海沟底部的生命和地质现象的认识极其有限。近期，中外科学家搭乘我国“奋斗者”号全海深载人潜水器抵达克马德克海沟，并开展了一系列深潜作业，揭开了这一深渊海底的神秘面纱。

图1 克马德克海沟深潜作业站位和观察到的代表性生物物种。（A）红色三角形和圆形分别代表第一航段完成站位和第二航段计划站位；黑色五角星代表2022年该区域发生的地震震中位置;（B）克马德克海沟在太平洋的地理位置;（C）柱头虫（Hemichordata, 5700 m）;（D）倒立的琵琶鱼 （Gigantactis sp., 5700 m）;（E） 竹节珊瑚（Isididae, 5700 m）; （F）岩石表面的滤食性附着生物（6100 m）; （G）海星（Hymenaster sp., 6700 m）;（H）岩石上的海绵（Cladorhizidae） 以及海葵（Actiniaria） （7300 m）;（I）管状海葵（Galatheanthemum sp., 9300 m）;（J）多毛类 (Polynoidae, 9500 m）

2022年10-12月，中国-新西兰两国首次开展了联合载人深潜航次，使用我国“奋斗者”号载人潜水器，在克马德克海沟共完成了31潜次的大深度下潜科考作业（图1A，1B）。其中，10次下潜深度超9000米，4次下潜深度达万米。在第一航段中，来自新西兰国立水与大气研究所的Kareen Schnabel博士和中国科学院深海科学与工程研究所邓玉清潜航员共同成为了人类历史上首次到达克马德克海沟最深点的女性。同时，这也是人类历史上第一次在克马德克海沟开展综合性、系统性和多学科载人深潜科学考察，拍摄了大量珍贵的深渊视频、图像，获取了丰富的数据和样本。此次载人深潜科考初步勾勒出了克马德克海沟底栖生物群落分布特征、沉积环境特征和岩石分布特征。

克马德克海沟底栖生物群落种类繁多。此次深潜考察发现了海参、海葵、海星、海蛇尾、海百合、柱头虫、海绵、虾、多毛类、端足类以及鱼类等多种生物类群（图1C-1J），其中可能包括多个新的生物物种，更新了人类对万米深渊海底生物物种分布和多样性的认识。初步观察结果显示，在水深8100-10010米的深度范围内，除了熟知的海参和多毛类外，管状海葵也是居于优势地位的底栖生物类群之一。有趣的是，与马里亚纳海沟的海参和多毛类动物相比，克马德克海沟轴部的相似物种的个体普遍较小，这是底栖生物群落的又一显著特征。分析表明，食物来源与供给量的差异、海底浊流发育程度和发生频率的差异以及生物自身高压适应机制的差异等因素可能是造成这一现象的重要原因。

地震频发是克马德克海沟海域的显著特征。仅在2021年3月4日，其附近区域就发生了3起7.3-8.1级的大地震。地震引发的海底震动，极易诱发海底滑坡和浊流事件，给深渊底部沉积环境带来根本性的改变。浊流沉积的发育可能掩埋底栖动物直接导致其死亡，也可以通过改变深渊底部有机物的供给影响底栖生物群落的生存环境。航次期间，恰逢汤加岛附近发生了7.9级大地震。我们在随后的两次深渊轴部区域下潜中，发现深渊底部海水具有明显的高浊度特征，并伴随着极低的海底能见度。在采集的短柱状沉积物样品中，我们还发现了明显的粗粒和细粒沉积层交替分布的现象，说明地震诱发的事件性沉积在克马德克海沟是经常发生的。

通过此次深潜科考，研究者们提出了众多引人入胜的科学问题：地震诱发的事件性沉积发生的频率究竟有多高？对底栖生物群落灭绝有多大影响？底栖生物又需要多长时间才能够重新繁衍？这些问题将是未来深渊地质与生命科学交叉研究的重要方向。

总结与展望

中国-新西兰首次联合深渊深潜科考航次任务的完成，标志着以中国为主导的全球深渊深潜科考计划（Global TREnD计划）迈出了重要一步。未来需继续发挥“奋斗者”号的深度和技术优势，将我国深渊深潜科考扩展到全球多个典型海沟，展开多国联合的、系统的深渊地质、生命和环境多学科综合深潜考察，以此形成以“奋斗者”号为核心的、面向全球开放的深渊科考平台，引领国际深渊科学的发展，有效支撑国家深海科技发展战略。2023年1月，团队将继续在东南印度洋迪阿曼蒂娜海沟开展深潜科学考察，这将是人类第一次抵达该海沟最深点。

责任编辑

周旭东    东京大学

刘心昱    中国科学院大连化学物理研究所

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(22)00163-1

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第四卷第一期以News & BUZZ发表的“Unveiling the mysteries of the Kermadec Trench” (投稿: 2022-11-28；接收: 2022-12-25；在线刊出: 2022-12-26)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100367

引用格式：Peng X., Zhang W., Schnabel K., et al. (2022). Unveiling the mysteries of the Kermadec Trench. The Innovation. 4(1),100367.

作者简介

彭晓彤，博士，中科院特聘研究员。2013年以来，历任中科院深海科学与工程研究所科学研究部主任、首席科学家、副所长和学术委员会主任，担任多次中国和国际载人深潜科考航次首席科学家。

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