近日,,IODP國(guó)際工作組發(fā)布了面向2050年大洋科學(xué)鉆探科學(xué)框架,,即《大洋科學(xué)鉆探探索地球-面向2050年的科學(xué)框架(草案)》,并將于9月公布正式版。 國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃作為迄今為止歷時(shí)最長(zhǎng),、成效最大的國(guó)際科學(xué)合作計(jì)劃,,先后經(jīng)歷了深海鉆探計(jì)劃(DSDP,1968-1983年),、大洋鉆探計(jì)劃(ODP,,1985-2003年)、綜合大洋鉆探計(jì)劃(IODP,,2003-2013年)和國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃(IODP,,2013-2023年)四個(gè)階段。本期推送的文章,,對(duì)新一輪大洋科學(xué)鉆探計(jì)劃提出的戰(zhàn)略目標(biāo),、旗艦計(jì)劃和能力建設(shè)進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述,以期為海洋地質(zhì)工作轉(zhuǎn)型發(fā)展提供參考,。 一,、七大戰(zhàn)略目標(biāo) 戰(zhàn)略目標(biāo)涵蓋了整個(gè)地球系統(tǒng)及其所有相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程和反饋,這些都可以通過(guò)大洋科學(xué)鉆探得以驗(yàn)證,。 大洋科學(xué)鉆探作用獨(dú)特,,是研究極端海底環(huán)境下的深層微生物生命的唯一途徑。揭示了海洋和陸地上生命的詳細(xì)演化歷史,,發(fā)現(xiàn)了地球生物圈的主體主要分布在海底深處,,這從根本上改變了我們對(duì)地球上極端生命的分布范圍和生活方式的認(rèn)知。 地球內(nèi)部熱動(dòng)力驅(qū)動(dòng)了洋殼的形成,、演化和消亡,,每2億年地球表面的三分之二會(huì)被重塑。大洋科學(xué)鉆探是對(duì)洋殼進(jìn)行原位取樣的唯一方法,,為闡明地球表面是如何不斷重建,、以及這種循環(huán)過(guò)程如何影響地球環(huán)境、氣候,,又如何使地球適于居住等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題提供資料,。 大洋科學(xué)鉆探通過(guò)闡明自然氣候差異性和變化的過(guò)程,、機(jī)制和影響,,對(duì)深入認(rèn)識(shí)地球氣候工廠(chǎng)提供堅(jiān)實(shí)支撐。大洋科學(xué)鉆探提高了古氣候重建的連續(xù)性,、分辨率和準(zhǔn)確性,,可以更好地驗(yàn)證和預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化和環(huán)境變化模型。 大洋科學(xué)鉆探在闡明地球重大地質(zhì)事件方面起了至關(guān)重要的作用,。地球上的大陸被板塊構(gòu)造所分割并多次重建,地球氣候在溫室和冰室之間交替,,導(dǎo)致地球上各地區(qū)動(dòng)植物迥異,。這些過(guò)程中有許多受到了地球反饋?zhàn)饔玫挠绊懀?fù)反饋有助于調(diào)節(jié)地球系統(tǒng)保持平衡狀態(tài),,而正反饋則放大了可能導(dǎo)致失控行為的循環(huán)過(guò)程響應(yīng),。 地球系統(tǒng)的許多組成部分均受臨界點(diǎn)的影響,當(dāng)超過(guò)一個(gè)臨界閾值,,系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的狀態(tài),,也許是永久的狀態(tài)。大洋科學(xué)鉆探對(duì)于地球系統(tǒng)某些組成部分為何成為臨界點(diǎn),、臨界點(diǎn)如何影響生態(tài)系統(tǒng)功能以及導(dǎo)致物種滅絕的原因等方面的認(rèn)識(shí)具有獨(dú)特的作用,。 能量和物質(zhì)在地球系統(tǒng)的儲(chǔ)庫(kù)之間遷移或循環(huán),,驅(qū)動(dòng)了地球的長(zhǎng)周期演化,。大洋科學(xué)鉆探是確定地球系統(tǒng)中能量和物質(zhì)的遷移模式、強(qiáng)度和速率的關(guān)鍵,,使我們能夠研究地球系統(tǒng)的長(zhǎng)期功能、自然現(xiàn)象以及與現(xiàn)代社會(huì)最相關(guān)的地質(zhì)資源形成有關(guān)的盡可能廣泛的能量和物質(zhì)循環(huán),。 地震,、滑坡、海嘯,、火山爆發(fā)和其他極端事件的破壞性影響對(duì)全球人類(lèi),、工業(yè)和海洋基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成直接威脅。大洋科學(xué)鉆探提供了研究地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)性未知要素的獨(dú)特途徑,,并尋求有效降低風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)認(rèn)識(shí),,有助于區(qū)域評(píng)估和對(duì)比分析災(zāi)害事件發(fā)生前、中,、后的聯(lián)系,,在海底原位觀(guān)測(cè)自然災(zāi)害事件的特征,。 二,、五大旗艦計(jì)劃 從上述戰(zhàn)略目標(biāo)出發(fā),,結(jié)合當(dāng)前的研究現(xiàn)狀和實(shí)際情況,制定了五大旗艦計(jì)劃。 氣候變化是現(xiàn)代社會(huì)面臨的最大挑戰(zhàn)之一,。隨著全球氣候模型空間分辨率的不斷提高,與大洋科學(xué)鉆探所獲取的古氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比將為評(píng)估氣候模型性能提供關(guān)鍵數(shù)據(jù),。 深部洋殼的鉆探并取得地殼之下的地幔樣品,是科學(xué)界和社會(huì)共同的愿望,,但受限于大洋科學(xué)鉆探技術(shù),實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)仍然困難重重,。為更好地了解地球的形成和演化,,地球深部的基本性質(zhì)及其地球動(dòng)力學(xué)行為,以及地球深部與地質(zhì),、生物地球化學(xué)和氣候循環(huán)之間的相互關(guān)系等都需要深部大洋科學(xué)鉆探,。大洋科學(xué)鉆探將充分融合新興的鉆探技術(shù)、采用新的鉆探策略,、通過(guò)執(zhí)行一系列航次來(lái)探測(cè)地球深部,,并最終到達(dá)上地幔。 海底地震和海嘯是過(guò)去二十年來(lái)地球上最致命,、代價(jià)最大的自然災(zāi)害,具有不同尋常的破壞性,,與大型滑坡一起,,是所有自然災(zāi)害中最不可預(yù)測(cè)的。大洋科學(xué)鉆探已經(jīng)在這一領(lǐng)域做出了奠基性貢獻(xiàn),,而且對(duì)危險(xiǎn)海域斷裂帶的直接鉆探取樣,、測(cè)量和監(jiān)測(cè)是為災(zāi)害預(yù)測(cè)做出更大貢獻(xiàn)的唯一途徑。 氣候變化,、海洋酸化,、脫氧、營(yíng)養(yǎng)水平上升和下降以及海洋變暖對(duì)海洋健康造成的壓力正導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞,,對(duì)人類(lèi)社會(huì)是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。大洋科學(xué)鉆探通過(guò)全球多個(gè)地點(diǎn)的鉆探,,結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)和新的“大數(shù)據(jù)”方法,,診斷海洋健康狀況,幫助人類(lèi)社會(huì)了解相互聯(lián)系的地球系統(tǒng)中可能導(dǎo)致海洋健康狀況惡化的驅(qū)動(dòng)因素,。 大洋科學(xué)鉆探為探索和認(rèn)識(shí)地球上兩個(gè)最大的生物群落(海洋沉積物中的生物和洋殼巖石中的生物)中的生命本質(zhì)提供了獨(dú)特機(jī)會(huì),。通過(guò)探索海底生命,將大大提高對(duì)生命規(guī)律、生命極限,、地球上生命起源以及其他世界上生命存在程度的認(rèn)識(shí),。 三、四大能力建設(shè) 大洋科學(xué)鉆探為全球人類(lèi)社會(huì)參與地球探索提供了難得的機(jī)會(huì),??茖W(xué)鉆探平臺(tái)配置了先進(jìn)技術(shù),從極地海洋到珊瑚礁等區(qū)域都可以執(zhí)行航次,,揭示海嘯,、季風(fēng)及海平面變化等影響人類(lèi)社會(huì)的事件發(fā)生周期和頻率的關(guān)鍵信息,為決策提供依據(jù),。 大洋科學(xué)鉆探和大陸科學(xué)鉆探是地球科學(xué)領(lǐng)域建立的兩個(gè)最成功,、最持久的國(guó)際合作計(jì)劃,盡管兩者針對(duì)的是不同的地理區(qū)域,,但科學(xué)目標(biāo)是緊密聯(lián)系的,、互補(bǔ)的。未來(lái)的大洋科學(xué)鉆探和大陸科學(xué)鉆探將強(qiáng)調(diào)通過(guò)從海洋盆地到大陸的橫斷面鉆探,,在近海和沿海地區(qū)實(shí)現(xiàn)從陸地到海洋的聯(lián)合創(chuàng)新鉆探活動(dòng),。 世界各地的航天機(jī)構(gòu)都在加強(qiáng)對(duì)地球、太陽(yáng)系和外層空間的認(rèn)知,。航天機(jī)構(gòu)和大洋科學(xué)鉆探之間的合作研究可以更好地理解行星演化并評(píng)估太陽(yáng)系其他地方是否存在生命的可能性,。通過(guò)現(xiàn)代衛(wèi)星數(shù)據(jù)與大洋科學(xué)鉆探歷史記錄的綜合研究,可以為地球相互關(guān)聯(lián)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其未來(lái)氣候演變的理解提供獨(dú)特的研究思路,。 從海底獲取樣品和數(shù)據(jù)既是一項(xiàng)科學(xué)挑戰(zhàn),,也是一項(xiàng)工程技術(shù)挑戰(zhàn)。要實(shí)現(xiàn)大洋科學(xué)鉆探2050年的科學(xué)目標(biāo),,必將需要新技術(shù)研發(fā)和大數(shù)據(jù)分析,。鑒于目前技術(shù)進(jìn)步的速度,預(yù)計(jì)在未來(lái)幾十年將迎來(lái)鉆井和取芯技術(shù),、井下和船上分析工具以及數(shù)據(jù)處理方面的重大創(chuàng)新和變革,。 |
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來(lái)自: cugzxj > 《地質(zhì) 資源 環(huán)境 工程》