深海探秘:拉曼光谱探针的发现与应用

作者: 张鑫

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2021-12-30 17:00:23

张鑫通过研发的拉曼探针RiP,探索深海的热液系统和冷泉系统,揭示了深海极端环境孕育的特殊生命现象,并提出了在深海建立光谱学实验室的梦想。

在冰冷的海底,我们发现了一个倒扣的湖,里面充满着灼热的气体。张鑫是中国科学院海洋研究所的研究员,他介绍了自己研发的拉曼探针RiP。RiP的设计理念是尽可能减少对海底生物和环境的干扰,它可以在不破坏生物生存环境的情况下,获取海底生物和物质的化学成分信息。

深海并不是一片荒漠,而是一个充满各种极端环境的生态系统。张鑫提到了深海的热液系统和冷泉系统,这些系统孕育了各种生命现象。热液系统是由于海底大量高温高压、强酸或强碱的流体快速喷出海底形成的,它携带了大量的甲烷、二氧化碳气体和各种金属元素,可以在海底堆积形成热液硫化物矿物。冷泉系统则以水、甲烷、硫化氢、细粒沉积物为主,同时也孕育了一种能源——可燃冰。

张鑫还提到了深海极端环境孕育的特殊生命现象,这些生物可以利用热液冷泉喷出的甲烷、硫化氢这些气体,通过微生物合成的方式,把无机物转化为有机物,进而产生大分子。这种生命现象不需要光的参与,我们叫它化学合成的自养生态系统。

张鑫的研究还包括将拉曼光谱探针带到海底,进行原位探测和实验。他提到,直接把深海样品带回实验室可能不太行,因为很多数据是测不准的,而且样品很容易分解变质。他的拉曼探针RiP已经下潜了150余次,跟着国内和国外的几台机器人下了太平洋几乎所有的弧后盆地的热液区和冷泉区,以及西南印度洋的热液区。

张鑫的梦想是在深海建立一个光谱学的实验室,这个实验室将使用各种光谱技术,如拉曼光谱、激光诱导击穿光谱、荧光光谱、红外光谱等,去观测海洋的变化,做一些实验。这个梦想的实现,离不开中国日益强大的科研实力。

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