海洋科學家測量深海采礦車所激起的沉積物羽流｜綠會國際訊

人類的深海采礦行為會對海洋產(chǎn)生什么影響？隨著人們對海洋礦物興趣的增加，深海采礦對海洋的影響研究也成為了一個日益緊迫的問題。近日，中國生物多樣性保護與綠色發(fā)展基金會（簡稱中國綠發(fā)會、綠會）海洋工作組獲悉一篇關(guān)于科學家測量深海采礦車所激起的沉積物羽流的研究，現(xiàn)編譯如下，供讀者參考。

海洋的深海海床上散布著被稱為 “多金屬結(jié)核”的古老的、土豆大小的巖石，這些巖石含有鎳和鈷，這些礦物在制造電池方面被大量需求，例如為電動汽車提供動力和儲存可再生能源，以及應對城市化進程加快等因素。深海中含有大量含礦物質(zhì)的結(jié)核，但深海采礦的影響既不為人所知，又有很大爭議。

麻省理工學院的海洋科學家對這一主題進行了一些說明，他們對采集器從海底采集結(jié)核時將攪動的沉積物進行了研究，并發(fā)表于《科學進展》。

研究報告了2021年太平洋克拉里昂-克利珀頓區(qū)（CCZ）巡航研究結(jié)果，那里有大量的多金屬結(jié)核。研究人員為一個預制的深海采礦收集器配備了儀器，以監(jiān)測車輛在海面下4500米的海底機動時的沉積物羽流干擾。

測量結(jié)果顯示，深海采礦收集器在其尾部產(chǎn)生了密集的沉積物羽流，在其自身的重量下擴散，這種現(xiàn)象在流體力學中被稱為 "濁流"。當它逐漸散開時，該羽流仍然相對較低，停留在距離海底2米的范圍內(nèi)，而不是像人們推測的那樣立即上升到水柱中。

研究報告的共同作者、麻省理工學院機械工程教授托馬斯·皮科克（Thomas Peacock）說：“與一些猜想相比，這些羽流的樣子有很大不同。深海采礦羽流的建模工作必須考慮到我們確定的這些過程，以評估其范圍?！?/p>

深海演習

為了收集多金屬結(jié)核，一些采礦公司提議將拖拉機大小的車輛部署到海底。這些車輛將沿途吸走結(jié)核和一些沉積物。然后，結(jié)核和沉積物將在車內(nèi)被分離，結(jié)核通過一個立管被送上水面船只，而大部分沉積物將在車后被排出。

皮科克和他的小組以前曾研究過相關(guān)水面作業(yè)船可能抽回海洋的沉積物羽流的動態(tài)。在他們目前的研究中，他們專注于測量采集器本身產(chǎn)生的沉積物。

2021年4月，研究團隊加入了一支比利時探險隊，探索提取富含金屬的結(jié)核的方法。比利時探險隊測試收集器車輛的結(jié)核收集性能，研究團隊監(jiān)測了車輛尾流中產(chǎn)生的沉積物。

車輛以直線方式出發(fā)，所有的吸力系統(tǒng)都打開。研究人員讓車輛行駛100米，收集其路徑上的所有結(jié)核。然后，他們指示車輛關(guān)閉其吸力系統(tǒng)，并繞道行駛，穿過它剛剛制造的沉積物。收集器上安裝的傳感器測量了沉積物的濃度，使科學家能夠在收集器攪動沉積物羽流的幾分鐘內(nèi)對其進行監(jiān)測。

研究人員還在距離收集器計劃軌道的50到100米的地方放置了一個裝有傳感器的系泊裝置。收集器沿著收集結(jié)核的路線行駛并產(chǎn)生了沉積物羽流，最終在一兩個小時后擴散到停泊點。這種操作使研究小組能夠在幾個小時的時間范圍內(nèi)監(jiān)測沉積物，捕捉到沉積物羽流的演變。

在車輛的多次運行中，皮科克和他的團隊能夠測量和跟蹤由深海采礦車產(chǎn)生的沉積物羽流的演變。

團隊觀察到，收集器車輛攪動了大量的沉積物，這些沉積物的密度非常大，即使在與周圍的水混合后，它產(chǎn)生的羽流幾乎表現(xiàn)為一種獨立的流體，在其自身的重量下擴散，即所謂的濁度流。

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

編譯：Sara
審核：Daisy

編輯：Pierre