撰文/金希

神秘的海底熱液

撰文/金希

海底熱液活動形成的白色“煙囪”

海底熱液噴口主要分布在海底的洋中脊與火山地震帶上。和火山一樣，海底熱液噴口也與地殼活動緊密相連，但它的活動可要比海底火山噴發(fā)溫和得多了。海底熱液周圍區(qū)域也形成了神秘的生物環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在這些環(huán)境溫度高達(dá)三四百攝氏度并且遍布劇毒的金屬硫化物的區(qū)域中，居然并不是一片死寂。在“煙囪”的周圍，居然有很多生物群落。這些生物耐高溫、耐高壓、不怕劇毒的硫化物，甚至無需氧氣的支持。與海底其他區(qū)域的環(huán)境相比，熱液區(qū)的生物密度竟然要高出幾萬倍！

在2011年12月結(jié)束的我國大洋一號科考任務(wù)中，科研人員在南大西洋中脊2700米深處的海底熱液區(qū)，成功抓到了一條熱液魚。這種魚體形像是一只巨大的蝌蚪，體長達(dá)59.8厘米，重0.49千克。魚頭呈三角形，魚嘴位于頭正下方，魚眼凸起，表面灰色，無鱗有堅硬剛毛。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在海底熱液區(qū)附近有著完整的生態(tài)鏈。不僅發(fā)現(xiàn)了熱液魚，科考船還捕獲了盲蝦，這些蝦的身體上有一些黑點，被證實為嗜硫細(xì)菌。這些細(xì)菌把劇毒硫化物轉(zhuǎn)化為能量，寄生在盲蝦身上。盲蝦取食身體表面的細(xì)菌，數(shù)量較少的熱液魚則以盲蝦等為食。

今年1月，英國科學(xué)家在南極洲附近的熱液噴口處新發(fā)現(xiàn)了20多種生物，包括螃蟹、章魚、海星、藤壺、蝸牛、?？?。海底熱液區(qū)還生活著很多管足蠕蟲，解剖分析表明，管足蠕蟲內(nèi)臟中的細(xì)菌可從熱液所含亞硫酸氫鹽中獲取氫原子維持生命，細(xì)菌還可把海水中的氫、氧和碳有機(jī)地轉(zhuǎn)化生成碳水化合物，為蠕蟲提供生存所需的食物。

熱液生物群落的發(fā)現(xiàn)，豐富了人類對生物的認(rèn)識。除了人們一直認(rèn)為的靠太陽能支持的、在常溫和有光的環(huán)境下進(jìn)行光合作用產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)的生命以外，還存活著另外一類生物——在高溫和黑暗的環(huán)境下，靠化合作用維持生命。發(fā)現(xiàn)它們的生活方式有助于科學(xué)家們研究極端惡劣的環(huán)境下生物的進(jìn)化方式、地球生命起源甚至外星生物生存的可能。

除了奇特的生物外，海底熱液所形成的硫化物礦產(chǎn)——“煙囪”的經(jīng)濟(jì)價值也讓世界各國重視起來。這些硫化物礦產(chǎn)蘊(yùn)含的金屬元素多種多樣，可以綜合利用。但是鑒于這些“煙囪”所處的地理環(huán)境，開采的難度較大，目前僅有美國、德國、法國、加拿大、日本等少數(shù)國家有能力開展研究。

美國國家海洋和大氣管理局早在20世紀(jì)80年代就制定了1983～1988年的五年計劃，把處在美國200海里專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)的胡安德富卡海脊作為海底熱液礦床的重點研究和開發(fā)對象，此外，美國還與法國合作進(jìn)行海洋調(diào)查，合作開采海底熱液礦床；日本投資上百億日元，建造深潛器和開采海底礦床的各種設(shè)備，用于海底熱液礦床的調(diào)查和開采；加拿大自1985年起，共發(fā)現(xiàn)了幾十個海底熱液礦床沉積層，有3個沉積帶寬度都超過了150米，厚度超過7米。

海底“黑煙囪”

熱液采樣器在大西洋中脊海底熱液區(qū)采樣