在覆盖地球表面约3.61亿平方千米的浩瀚海洋中，保存着超过46亿年的地球演化历史。这些珍贵的地质记录被完整保存在数千米深的海底沉积岩中，等待着人类科学家的探索与解读。为揭开这些深藏在海平面下数千米的奥秘，国际科学团队设计建造了全球最先进的海上移动实验室——联合果敢号（JOIDES Resolution）。这艘排水量达1.8万吨的科研船配备了深度超过8000米的钻探系统，不仅是现代海洋科技的巅峰之作，更是人类探索地球未知领域的伟大象征。

联合果敢号全长143米，排水量达1万6000吨，堪称一座漂浮在海上的移动科研基地。船上搭载了由125位科学家和技术人员组成的国际研究团队，配备了一座高度62米的钻探塔架，其下方悬挂着可下探至海底1600米深处的先进钻探系统。这套系统能够钻取直径6.2厘米的连续岩芯样本，为科学家提供研究地球演化的第一手资料。

每次为期两个月的科学航次都聚焦特定地质时期的关键科学问题。科研团队会运用多波束测深系统和三维地震勘探技术精确定位钻探点位，确保获取最具科学价值的沉积层序。当钻头以每分钟50转的速度穿透海底地层时，可连续获取长达9.5米的岩芯柱，这些按年代顺序排列的地层样本犹如一部记录地球46亿年历史的百科全书。

在船载实验室中，技术人员首先使用超纯水清洗岩芯，然后将其切割成1.5米的标准段。经过24小时恒温处理后，岩芯需接受密度计（精度±0.01克/立方厘米）、磁化率仪（灵敏度10⁻⁵SI）和声波速度测量仪（误差±0.1微秒/米）等设备的系统检测。这些物理参数可揭示沉积物的岩性特征和成岩过程。

为进行深入分析，岩芯被纵向剖开： 一半保留原始状态供显微观察和数字扫描，另一半被制成5立方厘米的标准化样品。这些样品将接受X射线荧光光谱（检测限1ppm）、稳定同位素质谱（δ¹⁸O精度±0.1‰）和微生物DNA测序等尖端分析，从而重建古海洋温度（误差±0.5℃）、盐度（误差±1psu）和初级生产力等关键环境参数。

通过对岩芯中微体化石（分辨率达20微米）、火山灰层（定年误差±5000年）和磁性矿物（可识别地磁倒转事件）的综合研究，科学家已成功识别出白垩纪末生物大灭绝（距今6600万年）和始新世极热事件（距今5600万年）等重大地质转折点。这些发现极大深化了人类对地球系统演变规律的认识。

海底沉积物含有微小浮游生物的外壳化石

海底沉积物中保存着大量粒径仅20-200微米的微体浮游生物钙质壳体化石，这些生物标志物是重建古气候的关键载体。联合果敢号的探索不仅揭示了地球演化历史，更通过分析岩芯中同位素比值（如δ¹⁸O精度±0.1‰）和生物化石组合，为理解当前全球气候变化提供了长达百万年尺度的参照系。这些高分辨率古气候数据（时间分辨率达100年）可精确反演历史气候突变事件，为预测未来升温幅度（误差±0.5℃）和海平面上升趋势提供了科学依据。

联合果敢号获取的岩芯样本推动了地球系统科学的革命性发展。在沉积学领域，首次实现了对毫米级纹层的显微观察（放大1000倍）； 古生物学通过DNA测序技术，在3000万年前的沉积物中鉴定出50余种已灭绝微生物； 地球化学分析揭示了元素循环与冰期间冰期旋回的精确对应关系（时间误差±2000年）。这些突破性发现被收录进超过2000篇SCI论文，彻底改变了人类对碳循环和海洋酸化过程的认识。

作为国际大洋发现计划（IODP）的核心平台，联合果敢号航迹已遍布全球70%海域，停靠过30余个国家的重要港口。

联合果敢号停泊在世界各地的港口

下一篇，我们将详细展示这艘科研巨舰如何通过钻取海底沉积物这本“石头天书”，逐步解码地球46亿年演化历程中的未解之谜。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：沈萍 中国地震局地球物理研究所研究员

来源: 科普中国创作培育计划

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