“起初覺得利用機械手掌握不是很理想,因為其抖動厲害。如果插進去一抖,底層海水就會進入沉積物,這樣得到的數據就會不準確。但是我的簽證只有18個月,為順利完成論文答辯,只能讓操作技術高超的技術人員操作機械手,盡量減少深海ROV機械臂的抖動現象。”張鑫說。
記者在一張探針的示意圖上看到,探針進入海底沉積物抽入孔隙水,經過過濾后進入一個容積只有0.087毫升的光學微探測艙內,并獲得其拉曼光譜譜線數據,通過簡單運算即可得知濃度。
2009年8月,張鑫在做完實驗后拿著數據便匆忙返回國內撰寫論文,隨后順利拿到博士學位。但由于鋁合金材質的探針是一個實驗樣機,只能在水深2000米處工作,試驗數據不是很理想。2010年7月,張鑫重返美國,制作了一個鈦合金的工程樣機,探針約1米長,可在水深4000米深度工作,能插入深海沉積物約35厘米,并在美國海岸等處做了三次試驗。
“我們得到的原位濃度是樣品在調查船上測量值的10倍至20倍,而且探針插得越深,濃度越高,所以證明甲烷不僅存儲于可燃冰,海底沉積物中同樣存在大量甲烷。”張鑫說,“在這項技術突破后,只要獲知海底沉積物的面積和厚度,就能探測出甲烷的含量,為研究海底甲烷儲量和其對全球氣候變化的影響奠定了基礎。”
記者了解到,這項技術不僅能測甲烷濃度,而且可以測量深海沉積物中溶解的硫化氫氣體、pH值和硫酸根等多種海洋化學參數。“此外,這項技術也為探測海底可燃冰提供了一種技術方法,可以縮小勘探可燃冰的范圍。”張鑫說。
張鑫團隊的試驗成果公布后,引起國際海洋界的關注,著名科學雜志《自然》和《科學》都作了報道。
中國科學院海洋研究所秦蘊珊院士表示,甲烷溫室氣體效應相比二氧化碳更為強烈,占地球70%以上面積的海底存在多少甲烷令世界關注。如果全球氣候變暖導致海水溫度上升,這些甲烷氣體釋放到大氣中產生什么樣的影響是全人類的問題,而海底甲烷真實濃度的探測是研究海底甲烷的基礎,因此受到世界矚目。
張鑫介紹,為解決機械手抖動問題,他設計了另外一種設備,利用三個支腳支撐固定在海底,上方是一個伸縮式的探針,這樣便不存在人為操作抖動的問題。他同時希望能夠利用國內的ROV、深海拖曳平臺等開展海底甲烷原位濃度探測。