深海的“热液”

深海的“热液”

从前面的叙述中，我们了解到深海水温极低，没有阳光，但是科学家发现在深海中存在着各种“热液”，我们不禁要问，这些热液是怎么产生的？从何处得到的能量？

我国首次环球大洋科学考察任务的“大洋一号”远赴深海大洋，此次考察首次获得大量深海热液喷口附近的硫化物与沉积物样品，为研究地球科学及极端环境下生命科学提供了宝贵的第一手资料。

主要出现在2000米水深的大洋中脊和断裂活动带上，是一种含有铜、铅、锌、金、银等多种元素的重要矿产资源。对于它的生成，海洋科学家们经过实地考察后认为：“热液硫化物”是海水侵入海底裂缝，受地壳深处热源加热，溶解地壳内的多种金属化合物，再从洋底喷出的烟雾状的喷发物冷凝而成的，被形象地称为“黑烟囱”。这些亿万年前生长在海底的“黑烟囱”不仅能喷“金”吐“银”、形成海底矿藏，具有良好的开发远景。而且很可能和生命起源有关，并具有巨大的生物医药价值。

专家们认为，海底“黑烟囱”的形成过程很复杂，它与矿液和海水成分、温度间存在的差异有关。由于新生大洋地壳或海底裂谷地壳的温度较高，海水沿裂隙向下渗透可达几公里，在地壳深部加热升温后，淋滤并溶解岩石中的多种金属元素，又沿着裂隙对流上升并喷发在海底。它们刚喷出时为澄清的溶液，与周围的海水混合后，很快变成“黑烟”并在海底及其浅部通道内堆积成硫化物。

目前，科学家已经在各大洋的150多处地方发现了“黑烟囱”区它们主要集中于新生大洋的地壳上，如大洋中脊和弧后盆地扩张中心的位置。2003年“大洋一号”开展了我国首次专门的海底热液硫化物调查，拉开了进军大洋海底多金属硫化物领域的序幕。经过长期不懈的“追踪”，终于发现了完整的古海底“黑烟囱”，它们的地质年龄初步判断为14.3亿“岁”。此前，这不仅进一步了解了大洋深处海底热液多金属硫化物的分布情况和资源状况，也为地球科学从理论上有一个新的质的飞跃做了铺垫。

在这些炽热的“黑烟囱”的周围活跃着一个崭新的生物群落——热水生物，比如长达三米而无消化器官，全靠硫细菌提供营养的蠕虫，加上特殊的螃蟹、瓣鳃类之类，说明地球上不仅有人们所习惯的，在常温和有光的环境下通过光合作用生产有机质“有光食物链”，还存在着依靠地球内源能量即地热支持，在深海黑暗和高温高压的环境下，通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”。从而构成了繁荣的深海生物圈。换言之，因为处在海洋深处，阳光无法照射到那里，它们不能依靠光合作用来合成生命物质，只能通过自身的化学反应类合成生命物质来生存。

在这里，海水的水温高达350℃，生物生活在既无氧也无光的高温高压环境下，并依靠氧化大量有毒有害的硫化物获得生命的能量。这很类似地球早期环境的极端高温环境：热泉水温高达350℃，周围水温为2摄氏度、水深两三千米，缺氧，遍布还原性的有毒气体和金属离子。一些生物基因组的研究也发现，这些生物非常原始，接近所有生命的共同祖先。科学家们为此提出生命莫非就是起源于这写“黑烟囱”的周围？

另外，海底“黑烟囱”周围生物的多样性和生物密度也可与热带雨林相媲美，目前新发现的生物种类已经达到了10个门类500多个种属。这个发现也同样令人们兴奋，同时科学家们已对生存在深海高温下的细菌进行开发、利用，着手提取新型的生物酶，进行新医药和洗涤剂的实验。

这些“黑烟囱”不但为大量深海生物生存提供了生存环境，它们还能在短时间内为人类提供所需要的宝贵矿物。“黑烟囱”喷出了炽热溶液，这些溶液富含铜、铁、硫、锌，还有少量的铅、银、金、钴等金属和其他一些微量元素。当这些热液与4℃的海水混合后，原来无色透明的溶液就成了黑色的金属硫化物溶液。一般来说，从一个“黑烟囱”开始喷发到最终“死亡”，只要十几年到几十年，不过在这么短的时间里，它却可以累积造矿近百吨。

与此相比，现在人类开采的石油、铁、煤等矿产，则经历了更长的历史，大多要若干万年才能成矿而“黑烟囱”通过化学作用来造矿，就大大地缩短了成矿的时间。而且这种矿，基本没有土、石等杂质，都是些含量很高的多种金属的化合物，稍加分解处理，就可以利用。

现代海底“黑烟囱”及其硫化物矿产的发现，是全球海洋地质调查近10年中取得的最重要的科学成就之一。近些年来，海底热液活动及其多金属硫化物、生物资源之所以为国际社会常年关注，成为国际科学前沿的课题，主要是基于其科学意义和资源潜力。