海洋科学家测量深海采矿车所激起的沉积物羽流｜绿会国际讯

人类的深海采矿行为会对海洋产生什么影响？随着人们对海洋矿物兴趣的增加，深海采矿对海洋的影响研究也成为了一个日益紧迫的问题。近日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会、绿会）海洋工作组获悉一篇关于科学家测量深海采矿车所激起的沉积物羽流的研究，现编译如下，供读者参考。

海洋的深海海床上散布着被称为 “多金属结核”的古老的、土豆大小的岩石，这些岩石含有镍和钴，这些矿物在制造电池方面被大量需求，例如为电动汽车提供动力和储存可再生能源，以及应对城市化进程加快等因素。深海中含有大量含矿物质的结核，但深海采矿的影响既不为人所知，又有很大争议。

麻省理工学院的海洋科学家对这一主题进行了一些说明，他们对采集器从海底采集结核时将搅动的沉积物进行了研究，并发表于《科学进展》。

研究报告了2021年太平洋克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）巡航研究结果，那里有大量的多金属结核。研究人员为一个预制的深海采矿收集器配备了仪器，以监测车辆在海面下4500米的海底机动时的沉积物羽流干扰。

测量结果显示，深海采矿收集器在其尾部产生了密集的沉积物羽流，在其自身的重量下扩散，这种现象在流体力学中被称为 "浊流"。当它逐渐散开时，该羽流仍然相对较低，停留在距离海底2米的范围内，而不是像人们推测的那样立即上升到水柱中。

研究报告的共同作者、麻省理工学院机械工程教授托马斯·皮科克（Thomas Peacock）说：“与一些猜想相比，这些羽流的样子有很大不同。深海采矿羽流的建模工作必须考虑到我们确定的这些过程，以评估其范围。”

深海演习

为了收集多金属结核，一些采矿公司提议将拖拉机大小的车辆部署到海底。这些车辆将沿途吸走结核和一些沉积物。然后，结核和沉积物将在车内被分离，结核通过一个立管被送上水面船只，而大部分沉积物将在车后被排出。

皮科克和他的小组以前曾研究过相关水面作业船可能抽回海洋的沉积物羽流的动态。在他们目前的研究中，他们专注于测量采集器本身产生的沉积物。

2021年4月，研究团队加入了一支比利时探险队，探索提取富含金属的结核的方法。比利时探险队测试收集器车辆的结核收集性能，研究团队监测了车辆尾流中产生的沉积物。

车辆以直线方式出发，所有的吸力系统都打开。研究人员让车辆行驶100米，收集其路径上的所有结核。然后，他们指示车辆关闭其吸力系统，并绕道行驶，穿过它刚刚制造的沉积物。收集器上安装的传感器测量了沉积物的浓度，使科学家能够在收集器搅动沉积物羽流的几分钟内对其进行监测。

研究人员还在距离收集器计划轨道的50到100米的地方放置了一个装有传感器的系泊装置。收集器沿着收集结核的路线行驶并产生了沉积物羽流，最终在一两个小时后扩散到停泊点。这种操作使研究小组能够在几个小时的时间范围内监测沉积物，捕捉到沉积物羽流的演变。

在车辆的多次运行中，皮科克和他的团队能够测量和跟踪由深海采矿车产生的沉积物羽流的演变。

团队观察到，收集器车辆搅动了大量的沉积物，这些沉积物的密度非常大，即使在与周围的水混合后，它产生的羽流几乎表现为一种独立的流体，在其自身的重量下扩散，即所谓的浊度流。

原文参看：https://phys.org/news/2022-09-ocean-scientists-sediment-plume-deep-sea-mining.html

编译：Sara
审核：Daisy

编辑：Pierre