4月8日，執行中國第40次南極考察任務的極地科考破冰船“雪龍2”號抵達香港，展開為期五天的訪問行程。
“此次南極科考期間，我國已成功完成進出麒麟冰下湖的實地探路，初步選定進出路線，并開展了多項冰下湖鉆探選址調查工作。”中國地質大學（北京）校長、中國第40次南極科學考察隊隊員、中國工程院院士孫友宏4月9日告訴科技日報記者，麒麟冰下湖鉆探設備測試和正式鉆探作業將在2025—2027年的南極工作季展開，計劃采用熱水鉆與熱融探測器聯合作業的方式，以實現清潔鉆探目標。
麒麟冰下湖隱藏在東南極內陸冰蓋伊麗莎白公主地區域，因形似“麒麟靜臥”而得名。作為迄今發現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。
冰下湖在極地環境中獨特且重要。截至2022年，全球已發現的冰下湖總數達到773個，其中675個位于南極洲。這些湖泊或是被封存的遠古水體，或是現代冰層基底融水，蘊藏著豐富的科學信息。
孫友宏說，冰下湖具有高壓、低溫、黑暗、寡營養等極端環境特征，與地球冰期及一些地外天體的環境相似，研究其微生物群落生態特征及其參與的生源要素地球化學循環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。
吉林大學極地科學與工程研究院院長帕維爾·達拉拉伊指出，此前，俄羅斯主要采用深冰芯鉆探技術，但如果要獲取冰下湖湖水樣品，其鉆進效率較低，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，但鉆進過程中冰面與冰下湖通過熱水鉆孔連通，如果鉆進工藝控制不好，孔內熱水易涌入冰下湖，導致冰下湖引入污染源，破壞封閉冰下湖原有的生態平衡。
與俄羅斯和美國采用單一鉆探技術不同，我國提出了創新的解決方案——采用熱水鉆與熱融探測器聯合作業的方式，進行麒麟冰下湖鉆探。
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，并嚴格監控鉆進過程中的微生物污染問題，確保鉆進用水清潔；當鉆至預定位置后，停止向下鉆進并向上回收熱水鉆，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，直至探測器完全進入冰下湖完成取樣及觀測。最后，探測器向上鉆進返回熱水鉆孔，進而返回冰面。
孫友宏表示，這種聯合作業方式不僅提高了鉆探效率，還減少了污染風險。清潔熱水鉆的快速鉆探為后續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，我國雖然已經掌握了冰下湖清潔鉆探取樣的部分關鍵技術，但麒麟冰下湖科學鉆探工程仍面臨諸多挑戰。孫友宏強調，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格，加上相關技術和裝備多為國際上首次在南極大深度冰蓋鉆探中使用，如遇上南極環境惡劣，將使得鉆探作業難上加難。
為攻克相關技術難題，中國地質大學（北京）極地鉆探技術研究團隊正與吉林大學、中國極地研究中心、杭州電子科技大學、中國科學院南京天文光學技術研究所等積極研發和測試清潔熱水鉆、潔凈可回收式熱融探測器、過程污染監控和現場測試分析等技術與裝備，為今后揭開南極麒麟冰下湖的生命奧秘提供堅實支撐。
4月8日，執行中國第40次南極考察任務的極地科考破冰船“雪龍2”號抵達香港，展開為期五天的訪問行程。
“此次南極科考期間，我國已成功完成進出麒麟冰下湖的實地探路，初步選定進出路線，并開展了多項冰下湖鉆探選址調查工作。”中國地質大學（北京）校長、中國第40次南極科學考察隊隊員、中國工程院院士孫友宏4月9日告訴科技日報記者，麒麟冰下湖鉆探設備測試和正式鉆探作業將在2025—2027年的南極工作季展開，計劃采用熱水鉆與熱融探測器聯合作業的方式，以實現清潔鉆探目標。
麒麟冰下湖隱藏在東南極內陸冰蓋伊麗莎白公主地區域，因形似“麒麟靜臥”而得名。作為迄今發現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。
冰下湖在極地環境中獨特且重要。截至2022年，全球已發現的冰下湖總數達到773個，其中675個位于南極洲。這些湖泊或是被封存的遠古水體，或是現代冰層基底融水，蘊藏著豐富的科學信息。
孫友宏說，冰下湖具有高壓、低溫、黑暗、寡營養等極端環境特征，與地球冰期及一些地外天體的環境相似，研究其微生物群落生態特征及其參與的生源要素地球化學循環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。
吉林大學極地科學與工程研究院院長帕維爾·達拉拉伊指出，此前，俄羅斯主要采用深冰芯鉆探技術，但如果要獲取冰下湖湖水樣品，其鉆進效率較低，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，但鉆進過程中冰面與冰下湖通過熱水鉆孔連通，如果鉆進工藝控制不好，孔內熱水易涌入冰下湖，導致冰下湖引入污染源，破壞封閉冰下湖原有的生態平衡。
與俄羅斯和美國采用單一鉆探技術不同，我國提出了創新的解決方案——采用熱水鉆與熱融探測器聯合作業的方式，進行麒麟冰下湖鉆探。
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，并嚴格監控鉆進過程中的微生物污染問題，確保鉆進用水清潔；當鉆至預定位置后，停止向下鉆進并向上回收熱水鉆，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，直至探測器完全進入冰下湖完成取樣及觀測。最后，探測器向上鉆進返回熱水鉆孔，進而返回冰面。
孫友宏表示，這種聯合作業方式不僅提高了鉆探效率，還減少了污染風險。清潔熱水鉆的快速鉆探為后續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，我國雖然已經掌握了冰下湖清潔鉆探取樣的部分關鍵技術，但麒麟冰下湖科學鉆探工程仍面臨諸多挑戰。孫友宏強調，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格，加上相關技術和裝備多為國際上首次在南極大深度冰蓋鉆探中使用，如遇上南極環境惡劣，將使得鉆探作業難上加難。
為攻克相關技術難題，中國地質大學（北京）極地鉆探技術研究團隊正與吉林大學、中國極地研究中心、杭州電子科技大學、中國科學院南京天文光學技術研究所等積極研發和測試清潔熱水鉆、潔凈可回收式熱融探測器、過程污染監控和現場測試分析等技術與裝備，為今后揭開南極麒麟冰下湖的生命奧秘提供堅實支撐。
本文鏈接：我國提出破解南極科考鉆探污染難題方案http://m.sq15.cn/show-2-4726-0.html
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