廣告4月8日，執(zhí)行中國第40次南極考察任務(wù)的極地科考破冰船“雪龍2”號抵達(dá)香港，展開為期五天的訪問行程。
“此次南極科考期間，我國已成功完成進(jìn)出麒麟冰下湖的實(shí)地探路，初步選定進(jìn)出路線，并開展了多項(xiàng)冰下湖鉆探選址調(diào)查工作。”中國地質(zhì)大學(xué)（北京）校長、中國第40次南極科學(xué)考察隊(duì)隊(duì)員、中國工程院院士孫友宏4月9日告訴科技日報(bào)記者，麒麟冰下湖鉆探設(shè)備測試和正式鉆探作業(yè)將在2025—2027年的南極工作季展開，計(jì)劃采用熱水鉆與熱融探測器聯(lián)合作業(yè)的方式，以實(shí)現(xiàn)清潔鉆探目標(biāo)。
麒麟冰下湖隱藏在東南極內(nèi)陸冰蓋伊麗莎白公主地區(qū)域，因形似“麒麟靜臥”而得名。作為迄今發(fā)現(xiàn)的南極洲第二大埋深湖，其上覆冰蓋厚度約3600米，已與外界隔絕至少300萬年，面積達(dá)370平方千米，最大水深200米，沉積物最大厚度超過300米。
冰下湖在極地環(huán)境中獨(dú)特且重要。截至2022年，全球已發(fā)現(xiàn)的冰下湖總數(shù)達(dá)到773個，其中675個位于南極洲。這些湖泊或是被封存的遠(yuǎn)古水體，或是現(xiàn)代冰層基底融水，蘊(yùn)藏著豐富的科學(xué)信息。
孫友宏說，冰下湖具有高壓、低溫、黑暗、寡營養(yǎng)等極端環(huán)境特征，與地球冰期及一些地外天體的環(huán)境相似，研究其微生物群落生態(tài)特征及其參與的生源要素地球化學(xué)循環(huán)過程對揭示地球生命演化和探索地外生命具有重要意義。
盡管俄羅斯和美國已經(jīng)成功獲取了南極冰下湖湖水樣品，但如何確保鉆探過程的無污染，一直困擾著科研人員。
吉林大學(xué)極地科學(xué)與工程研究院院長帕維爾·達(dá)拉拉伊指出，此前，俄羅斯主要采用深冰芯鉆探技術(shù)，但如果要獲取冰下湖湖水樣品，其鉆進(jìn)效率較低，且所使用的鉆井液極易污染冰下湖湖水樣品，這大大降低了其科學(xué)研究價值。美國采用的清潔熱水鉆雖然避免使用鉆井液，但鉆進(jìn)過程中冰面與冰下湖通過熱水鉆孔連通，如果鉆進(jìn)工藝控制不好，孔內(nèi)熱水易涌入冰下湖，導(dǎo)致冰下湖引入污染源，破壞封閉冰下湖原有的生態(tài)平衡。
與俄羅斯和美國采用單一鉆探技術(shù)不同，我國提出了創(chuàng)新的解決方案——采用熱水鉆與熱融探測器聯(lián)合作業(yè)的方式，進(jìn)行麒麟冰下湖鉆探。
鉆探過程中，先利用清潔熱水鉆透冰下湖上方約3000—3400米厚的冰層，并嚴(yán)格監(jiān)控鉆進(jìn)過程中的微生物污染問題，確保鉆進(jìn)用水清潔；當(dāng)鉆至預(yù)定位置后，停止向下鉆進(jìn)并向上回收熱水鉆，再下放消毒后的中繼艙和可回收式冰層熱融探測器至熱水鉆孔底部；隨后啟用探測器熱融鉆進(jìn)剩余幾百米冰層。在這過程中，探測器上方熱融鉆孔閉合，以隔離熱水鉆孔與冰下湖，直至探測器完全進(jìn)入冰下湖完成取樣及觀測。最后，探測器向上鉆進(jìn)返回?zé)崴@孔，進(jìn)而返回冰面。
孫友宏表示，這種聯(lián)合作業(yè)方式不僅提高了鉆探效率，還減少了污染風(fēng)險。清潔熱水鉆的快速鉆探為后續(xù)熱融探測器提供了便捷的清潔通道，而熱融鉆孔的閉合有效隔離了熱水鉆孔和冰下湖，從而避免熱水鉆用水對冰下湖湖水的潛在污染。
目前，我國雖然已經(jīng)掌握了冰下湖清潔鉆探取樣的部分關(guān)鍵技術(shù)，但麒麟冰下湖科學(xué)鉆探工程仍面臨諸多挑戰(zhàn)。孫友宏強(qiáng)調(diào)，一個南極工作季，麒麟冰下湖鉆探工程的有效工作時間僅為40—50天，對無污染取樣要求又極為嚴(yán)格，加上相關(guān)技術(shù)和裝備多為國際上首次在南極大深度冰蓋鉆探中使用，如遇上南極環(huán)境惡劣，將使得鉆探作業(yè)難上加難。
為攻克相關(guān)技術(shù)難題，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）極地鉆探技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)正與吉林大學(xué)、中國極地研究中心、杭州電子科技大學(xué)、中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所等積極研發(fā)和測試清潔熱水鉆、潔凈可回收式熱融探測器、過程污染監(jiān)控和現(xiàn)場測試分析等技術(shù)與裝備，為今后揭開南極麒麟冰下湖的生命奧秘提供堅(jiān)實(shí)支撐。
4月8日，執(zhí)行中國第40次南極考察任務(wù)的極地科考破冰船“雪龍2”號抵達(dá)香港，展開為期五天的訪問行程。
“此次南極科考期間，我國已成功完成進(jìn)出麒麟冰下湖的實(shí)地探路，初步選定進(jìn)出路線，并開展了多項(xiàng)冰下湖鉆探選址調(diào)查工作。”中國地質(zhì)大學(xué)（北京）校長、中國第40次南極科學(xué)考察隊(duì)隊(duì)員、中國工程院院士孫友宏4月9日告訴科技日報(bào)記者，麒麟冰下湖鉆探設(shè)備測試和正式鉆探作業(yè)將在2025—2027年的南極工作季展開，計(jì)劃采用熱水鉆與熱融探測器聯(lián)合作業(yè)的方式，以實(shí)現(xiàn)清潔鉆探目標(biāo)。
麒麟冰下湖隱藏在東南極內(nèi)陸冰蓋伊麗莎白公主地區(qū)域，因形似“麒麟靜臥”而得名。作為迄今發(fā)現(xiàn)的南極洲第二大埋深湖，其上覆冰蓋厚度約3600米，已與外界隔絕至少300萬年，面積達(dá)370平方千米，最大水深200米，沉積物最大厚度超過300米。
冰下湖在極地環(huán)境中獨(dú)特且重要。截至2022年，全球已發(fā)現(xiàn)的冰下湖總數(shù)達(dá)到773個，其中675個位于南極洲。這些湖泊或是被封存的遠(yuǎn)古水體，或是現(xiàn)代冰層基底融水，蘊(yùn)藏著豐富的科學(xué)信息。
孫友宏說，冰下湖具有高壓、低溫、黑暗、寡營養(yǎng)等極端環(huán)境特征，與地球冰期及一些地外天體的環(huán)境相似，研究其微生物群落生態(tài)特征及其參與的生源要素地球化學(xué)循環(huán)過程對揭示地球生命演化和探索地外生命具有重要意義。
盡管俄羅斯和美國已經(jīng)成功獲取了南極冰下湖湖水樣品，但如何確保鉆探過程的無污染，一直困擾著科研人員。
吉林大學(xué)極地科學(xué)與工程研究院院長帕維爾·達(dá)拉拉伊指出，此前，俄羅斯主要采用深冰芯鉆探技術(shù)，但如果要獲取冰下湖湖水樣品，其鉆進(jìn)效率較低，且所使用的鉆井液極易污染冰下湖湖水樣品，這大大降低了其科學(xué)研究價值。美國采用的清潔熱水鉆雖然避免使用鉆井液，但鉆進(jìn)過程中冰面與冰下湖通過熱水鉆孔連通，如果鉆進(jìn)工藝控制不好，孔內(nèi)熱水易涌入冰下湖，導(dǎo)致冰下湖引入污染源，破壞封閉冰下湖原有的生態(tài)平衡。
與俄羅斯和美國采用單一鉆探技術(shù)不同，我國提出了創(chuàng)新的解決方案——采用熱水鉆與熱融探測器聯(lián)合作業(yè)的方式，進(jìn)行麒麟冰下湖鉆探。
鉆探過程中，先利用清潔熱水鉆透冰下湖上方約3000—3400米厚的冰層，并嚴(yán)格監(jiān)控鉆進(jìn)過程中的微生物污染問題，確保鉆進(jìn)用水清潔；當(dāng)鉆至預(yù)定位置后，停止向下鉆進(jìn)并向上回收熱水鉆，再下放消毒后的中繼艙和可回收式冰層熱融探測器至熱水鉆孔底部；隨后啟用探測器熱融鉆進(jìn)剩余幾百米冰層。在這過程中，探測器上方熱融鉆孔閉合，以隔離熱水鉆孔與冰下湖，直至探測器完全進(jìn)入冰下湖完成取樣及觀測。最后，探測器向上鉆進(jìn)返回?zé)崴@孔，進(jìn)而返回冰面。
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目前，我國雖然已經(jīng)掌握了冰下湖清潔鉆探取樣的部分關(guān)鍵技術(shù)，但麒麟冰下湖科學(xué)鉆探工程仍面臨諸多挑戰(zhàn)。孫友宏強(qiáng)調(diào)，一個南極工作季，麒麟冰下湖鉆探工程的有效工作時間僅為40—50天，對無污染取樣要求又極為嚴(yán)格，加上相關(guān)技術(shù)和裝備多為國際上首次在南極大深度冰蓋鉆探中使用，如遇上南極環(huán)境惡劣，將使得鉆探作業(yè)難上加難。
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