海底“黑煙囪”

最近，我國科學(xué)家在執(zhí)行中國大洋科考第19航次的任務(wù)中，在西南印度洋中脊成功發(fā)現(xiàn)了4個新的海底“黑煙囪”——位于海底的富含硫化物的高溫?zé)嵋夯顒訁^(qū)，并取回了珍貴的樣本。這是世界上首次在西南印度洋底發(fā)現(xiàn)熱液噴口。這一科考成果的取得，使全球已發(fā)現(xiàn)的海底“黑煙囪”由原來的93個增加到了97個。

大洋中脊隆起于洋底中部，并貫穿整個世界大洋，為地球上最長、最寬的環(huán)球性海底山系。大洋中脊是現(xiàn)代地殼活動最活躍的地帶，經(jīng)常發(fā)生火山活動和地震。它也是多少億年來地球內(nèi)部能量向外釋放的通道，是地球深部通向表層系統(tǒng)的窗口。眾所周知，海洋中越到深處海水的密度越大，因此，海水的溫度也是越往下越低。但是，1977年，美國的一艘深潛器在東太平洋下潛時，卻吃驚地發(fā)現(xiàn)水溫越來越高!原來。這里的大洋中脊有溫度高于300℃且富含硫化物的熱液如“黑煙”般地在噴出。這些高溫?zé)嵋豪鋮s后形成一個個“黑煙囪”聳立在海底。這些“黑煙囪”一天可以長30厘米，但長得快，倒得也快。這可真使人大開了眼界：原來海底是“漏”的!

“黑暗食物鏈”

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海水“漏”到海底以下2000－3000米，并和那里的巖漿相互作用，形成富含硫化物的黑色熱液，再從海底噴出時便形成了“黑煙囪”。更為有趣的是，在如此“暗無天日”的“水深火熱”之中，竟然存在著以熱液區(qū)中的硫細(xì)菌為基礎(chǔ)、以管狀蠕蟲為代表的生物群。它們構(gòu)成了深海中的“黑暗食物鏈”。與我們司空見慣的依靠植物的光合作用生存的陸地生物不同，它們依靠地?zé)岬闹С?，通過化學(xué)合成生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)，而且生長神速。一無口腔、二無肛門，全靠一肚子共生+硫細(xì)菌提供營養(yǎng)的管狀蠕蟲可長達(dá)3米。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，海底分布著一種叫“可燃冰”的奇怪的礦物，它是將甲烷分，子鎖在冰的晶格里形成的。當(dāng)溫度低于7℃、壓力大于50個大氣壓時。它能保持穩(wěn)定；但一旦溫度升高或壓力減小，它就會融化并釋放出164倍體積的甲烷。專家估計，全球“可燃冰”中的碳，可能相當(dāng)于包括石油、天然氣和煤在內(nèi)的所有礦物燃料所含碳的總和。它無疑是21世紀(jì)潛在的新能源。當(dāng)“可燃冰”中的甲烷緩慢釋出時，這出口就成為海底的“冷泉”，并在其周圍形成碳酸鹽結(jié)殼，產(chǎn)生叉一個不依靠光合作用的“冷泉生物群”，形成了和熱液口一樣的“黑暗食物鏈”。

海洋下的“海洋”

其實，深海海底還有其他種類的液體析出，還有其他類型的“黑暗食物鏈”存在。但不論是熱液還是冷泉，不論是海底礦物還是海底生物群的形成，其基礎(chǔ)都是微生物的活動。處在“黑暗食物鏈”底層的，是利用地?zé)徇M(jìn)行化學(xué)合成的硫細(xì)菌。然而。更多的微生物實際上生活在海底之下的巖層中，構(gòu)成所謂的“深部生物圈”。

十多年來，科學(xué)家進(jìn)行了多次大洋鉆探，發(fā)現(xiàn)海底地下水的水壓和水溫，明顯地隨著海面的潮汐呈周期性的升降，而且各海底鉆井之間的水位也相互連通?？梢姶笱蟮紫碌牡叵滤?，宛如“海洋下的海洋”，其中的水也照樣流動，流速至少每年30米。

到海底去觀測地球

到野外進(jìn)行現(xiàn)場采樣，回實驗室開展研究分析，這是多少年來的科學(xué)傳統(tǒng)。但是，采樣回來海底熱液的許多屬性就變了；深海的許多生物，捕上來也就死了；甚至本來呈團(tuán)粒狀的深海沉積物顆粒，一經(jīng)采樣也就散了，使得最終的分析結(jié)果都不是海底的真實情況。新的科學(xué)研究方向是倒過來，把觀測和實驗儀器放到海底去，進(jìn)行長期現(xiàn)場觀測和即時實地分析。

“深部生物圈”的發(fā)現(xiàn)，大大拓展了人類認(rèn)識地球的視野。對這些全新的成礦過程，對這些完全陌生的深海生物世界，我們完全缺乏了解，許多問題有待我們?nèi)フJ(rèn)識。而這種認(rèn)識只能到海底去取得，在海底這一地球科學(xué)的第三個觀測平臺上進(jìn)行。

進(jìn)入新世紀(jì)后，科學(xué)家開始在海底布設(shè)觀測網(wǎng)。他們用海底電纜或光纖供應(yīng)能量并收集信息，實施能連續(xù)多年的自動化觀測，并能隨時獲取實時觀測信息，徹底擺脫了電池壽命有限、航行欠安全和數(shù)據(jù)遲到等種種局限。他們能在陸上通過網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測風(fēng)暴、地震、海底火山噴發(fā)等各種突發(fā)事件；將來還能讓人們通過電視屏幕像看一場足球賽那樣觀賞海底火山的噴發(fā)。他們能長期、近距離地觀察神秘的深海生物群，把大洋深處種種令人不可思議的事物呈現(xiàn)在我們面前。

海底是“漏”的，人類對地球的認(rèn)識和探索也是無止境的。

責(zé)任編輯 薛擁祥