2025 年 2 月 28 日，一项举世瞩目的科研工程 —— 国家重大科技基础设施 “冷泉生态系统研究装置” 在广州市全面启动建设。冷泉装置建设周期5年，预计2030年前后投入使用。冷泉装置将采用“样地实验+陆地模拟，海陆协同、时空互换”的设计思路，建设面向冷泉生态系统的深海载人驻守型海底实验室与陆基保真模拟设施相融合的国际领先研究装置，支撑冷泉生态系统发育、化能合成生物演替和甲烷物态演化及其环境效应研究。这个由中国科学院南海海洋研究所牵头申报并承担建设的项目，将为人类探索深海奥秘开启全新篇章。

在深入了解研究装置之前，先来认识一下冷泉生态系统。“冷泉” 是指海底之下的甲烷、硫化氢和二氧化碳等气体，在地质结构或压力变化驱动下，溢出海底进入海水的活动。而冷泉生态系统，就是海洋生物利用海底冷泉渗出的化学物质为能源进行化能合成，从而在海底黑暗世界里发育成的独特生态系统。它具有黑暗、高压、低氧等理化特征，以可燃冰分解的甲烷为生源要素，通过化能合成作用生生不息，被誉为 “深海绿洲”。目前，科学家已在冷泉生态系统中发现了 600 多种生物，这里繁衍着管状蠕虫、蛤类、贻贝类、甲壳类、多毛类动物以及海星、海胆、蟹类、冷水珊瑚、鱼类等后生动物，形成一套完整的以化能营养为基础的深海生态系统。

冷泉装置采用 “样地实验 + 陆地模拟，海陆协同、时空互换” 的设计思想，项目包含 “海底实验室分总体”“保真模拟分总体”“保障支撑分总体” 三部分，总建设周期为 5 年。

海底实验室分总体：海底实验室堪称整个装置的核心亮点，其主体结构由 5 个串联的钛合金球体构成，长度达 33 米，宽和高均在 7 - 8 米左右，排水量 600 吨，内部体积相当于 3 个中国空间站大小。这个庞然大物配备了完备的生命保障和应急逃逸等功能，最多可支持 6 人（3 名操控人员、3 名科学家）在 2000 米深的海底进行连续 30 天的原位观探测和实验研究。它就像一座深海中的 “空间站”，科学家们驻扎其中，能对冷泉生态系统进行实时、长期的观测研究。海底实验室还装配有载人移动观测平台、水下航行器、无人遥控潜水器及绞车等移动探测设备，极大拓展了探测和研究范围。

保真模拟分总体：该部分在陆地实验室建立深海环境模拟系统。其中的冷泉舱球舱内径 5 米、柱舱内径 3 米、水体总高度 15 米，最大工作压力达 20 兆帕，等同于海底 2000 米左右的压力。在这里，科研人员可以依据观测数据，对可燃冰形成的物理、化学和生物过程及其相关机制、可燃冰开采过程和冷泉生态系统全生命周期发育演化的过程进行全要素的仿真模拟重塑。通过将海底实验 “搬到” 陆地开展复刻实验研究，为深入探究冷泉生态系统提供了更便捷、可控的实验环境。

保障支撑分总体：由水面保障母船和研发与智慧管理中心组成。水面保障母船设计排水量达 9380 吨，具备 600 吨级海底实验室收放与保障作业能力。它为整个研究装置提供物资补给、人员运输、数据传输、动力供应等关键保障，确保海底实验室及其他设备的正常运转。研发与智慧管理中心则负责整个冷泉装置系统的日常运维管理、科学研究统筹等工作，保障整个项目的高效推进。

三、冷泉生态系统研究装置的科学意义

探索生命起源与适应机制：冷泉生态系统的极端环境与地球早期环境有相似之处，研究这里的生物有助于揭示生命在极端条件下的起源和演化过程，以及生命对极端环境的适应机制，为我们理解生命的本质提供重要线索。

助力深海资源绿色开发：冷泉区与可燃冰等深海资源密切相关，是可燃冰的富集区。通过研究冷泉生态系统，能够深入了解可燃冰的形成、分布和演化规律，为可燃冰等深海资源的绿色开发提供科学依据，降低开发过程对生态环境的影响，实现资源开发与环境保护的双赢。

研究全球气候变化：冷泉区的甲烷气体是重要的温室气体来源，其渗漏对全球气候及生态环境影响重大。借助冷泉装置，科学家可以精确监测冷泉区甲烷的释放规律、通量变化等，为全球气候变化的研究和预测提供关键数据，助力应对气候变化挑战。

挖掘新型生物资源：冷泉生物在独特的环境中进化出了特殊的生理机制和代谢途径，有可能合成生物医学上重要的化合物，具有巨大的科学价值和应用潜力。研究装置的建设将有助于发现和开发这些新型生物资源，为医药、生物技术等领域的发展注入新活力。

推动深海科技跨越发展：冷泉装置的建设和运行，将突破深海载人长周期驻留实验、超大潜深大型耐压结构安全性、大尺度钛合金加工工艺、深水湿插拔连接器、深水接驳开舱等一系列关键核心技术，推动我国深海工程技术及装备在国际上实现从 “跟跑” 到 “领跑” 的超越，大幅提升我国在深海科学研究领域的核心竞争力。

带动相关产业蓬勃发展：该装置的建设将实现我国深海长周期载人驻留实验装备的工程化应用，带动深海材料、深海能源、深海通信、海洋装备制造等相关产业的发展，对我国海洋经济的高质量发展起到重要的推动作用，创造新的经济增长点。

促进国际科技合作交流：作为一个多学科综合的大科学装置，建成后将向社会开放共享，建立多学科综合交叉平台，吸引全球高水平研究及技术人才。这将促进冷泉科技研发领域的国际合作，提升我国在国际海洋科研领域的影响力，同时进一步优化粤港澳大湾区的大科学装置配置和科技布局，推动区域科技创新发展。