第一作者簡介

尹永會(huì)，高級(jí)工程師，主要從事自然資源綜合調(diào)查監(jiān)測、大數(shù)據(jù)分析與挖掘等相關(guān)工作。

在長久以來被認(rèn)為是生命禁區(qū)的深海中，生命并不是真正的一片荒蕪。在這深藍(lán)世界里，有一些生命體，不依賴陽光，卻能在化學(xué)反應(yīng)的能量魔法下茁壯成長，孕育出一個(gè)神奇的生命舞臺(tái)，顛覆了“萬物生長靠太陽”的基本理論，而提供這些化學(xué)能量的就是“海底冷泉”。

>海底冷泉 視覺中國/供

神秘的海底冷泉

海底冷泉是指在特定溫度和壓力下，諸如甲烷、硫化氫和其他富含碳?xì)浠衔锏牧黧w或氣體等化學(xué)物質(zhì)從海底深處沿著一定通道以噴涌或滲透方式溢出，繼而產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)和生物作用的地方。由于其形態(tài)酷似陸地的泉口，且溫度（2 ~ 4℃）遠(yuǎn)低于早期發(fā)現(xiàn)的深海“熱泉”（又稱“海底熱液”），所以科學(xué)家稱其為“冷泉”。

冷泉因其蘊(yùn)藏著一種獨(dú)特的天然氣水合物——可燃冰，而成為探尋天然氣水合物的重要標(biāo)志之一。可燃冰是甲烷在極端寒冷與高壓的環(huán)境之下，被水分子緊緊擁抱，形成的閃亮冰晶。這些冰晶不僅像宇宙塵埃般閃爍，還孕育出深海中的奇妙景象，為我們展示了一個(gè)前所未見的神秘世界。

海底冷泉與深海熱泉形成了鮮明對(duì)比——冷泉溫度接近海水溫度（2 ~ 4℃），而熱泉的熱液噴口溫度可逾400℃，兩者共同支撐了深海極端環(huán)境中的生命奇跡，其中，冷泉區(qū)的甲烷水合物釋放化學(xué)能量，支撐了不依賴陽光的生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“冰封能源”與“生命之火”的共存，奏響了深藍(lán)世界的生命交響曲。

冷泉孕育的生命奇跡

隨著海底冷泉噴涌而出，硫化氫與甲烷不斷釋放，深海“居民們”迎來了一場絢爛的能量盛宴。冷泉和它周圍的生態(tài)“舞者”們，構(gòu)成了深海世界最神秘的冷泉生態(tài)系統(tǒng)，奏響了深藍(lán)世界的生命之歌，共同演繹了生命力與自然奇跡共存的宏大史詩。

冷泉生態(tài)系統(tǒng)：藏在海底的生命綠洲

在千米以下的深海中，很少有生物能夠在缺乏光線和溫度的條件下生存，然而在幽暗的海底深處，卻隱藏著一個(gè)令人眼花繚亂的生命綠洲——冷泉生態(tài)系統(tǒng)。從微小的化能合成微生物到管蟲、貽貝等復(fù)雜生物體，冷泉生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜且自給自足的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，在黑暗貧瘠的深海中呈現(xiàn)出一片生機(jī)盎然的景象。冷泉生態(tài)系統(tǒng)具有黑暗、高壓、低氧等理化特征，以可燃冰分解的甲烷為生源要素，通過化能合成作用而生生不息，被譽(yù)為“深海綠洲”。

>豐富多彩的海底生態(tài)系統(tǒng) 視覺中國/供

>典型冷泉生物群落（圖片來源：中國測繪學(xué)會(huì)）

化能合成微生物：大自然的魔法師

在這個(gè)遺世獨(dú)立的海底王國中，生活著一群不同尋常的居民——化能合成微生物。它們與陸地—淺海光合作用為基礎(chǔ)的生命體系有著根本區(qū)別，它們形成以嗜熱硫還原細(xì)菌為基礎(chǔ)生產(chǎn)力的食物鏈，構(gòu)成一個(gè)自養(yǎng)自給的共生系統(tǒng)。它們?nèi)缤笞匀坏纳衿婺Х◣?，將“冷泉”釋放出的甲烷、硫化氫和二氧化碳等看似毫無生命跡象的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為神秘的生命能量。這些微生物不依賴陽光，只需吮吸冷泉釋放的化學(xué)精粹即可茁壯成長，成為這片深海綠洲的守護(hù)神，維系著整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生命之輪持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

目前，科學(xué)家已經(jīng)在冷泉生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了600多種生物，分布著以甲烷為主要食物的菌席、藻席，還生活著貽貝、管狀蠕蟲、蛤類、海星、海膽、冷水珊瑚等冷泉生物。這些生物死亡后，會(huì)被線蟲類分解，回歸到自然環(huán)境，從而形成一套完整的生態(tài)系統(tǒng)。

冷泉生態(tài)系統(tǒng)承載著地球深部碳循環(huán)的密碼，是研究極端環(huán)境下生命適應(yīng)機(jī)制、探索新型生物資源的戰(zhàn)略要地。

>冷泉生態(tài)系統(tǒng)管狀蠕蟲群落

（圖片來源：廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局）

>海底生物群落 視覺中國/供

中國南海冷泉的發(fā)現(xiàn)

我國的冷泉研究始于2002年，經(jīng)過20多年發(fā)展，在冷泉探測方面取得了一些重要成果。已初步確認(rèn)的近海冷泉區(qū)主要有7個(gè)，除了位于東海沖繩海槽的1個(gè)冷泉區(qū)外，其余6個(gè)冷泉均分布在南海海域。這些被發(fā)現(xiàn)的冷泉區(qū)域仿佛是大自然精心繪制的藏寶圖，揭示著深藍(lán)世界無盡的可能性和潛在的能源寶藏。

2015年，“海馬號(hào)”深海遙控?zé)o人潛水器在珠江口盆地西部海域發(fā)現(xiàn)了海底巨型活動(dòng)性冷泉——“海馬冷泉”。這是我國首次在南海發(fā)現(xiàn)的達(dá)世界級(jí)規(guī)模的冷泉系統(tǒng)，也是目前全球已知較大的冷泉系統(tǒng)之一。該冷泉區(qū)域面積約為100平方千米，流體噴涌速度高達(dá)每秒10升，流體中甲烷含量高達(dá)99.5%，并伴有大量的可燃冰、自生碳酸鹽巖和豐富的冷泉生物群落。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于揭示南海深部地質(zhì)構(gòu)造、油氣成藏規(guī)律、生物多樣性和全球變化等具有重要的科學(xué)意義。

深藍(lán)世界的饋贈(zèng)

冷泉是深海的一個(gè)奇妙世界，它不僅展示了地球深部的活力和多樣性，也蘊(yùn)藏了巨大的資源和價(jià)值。通過開展冷泉研究可以揭示地球深部生命形式、能源資源（如可燃冰）及全球碳循環(huán)機(jī)制，為理解生命極限、應(yīng)對(duì)氣候變化提供了科學(xué)基石與創(chuàng)新啟示。

冷泉區(qū)域是地球深部流體與表層圈層交互的通道，其生物群落以化能合成為基礎(chǔ)，為研究極端環(huán)境下生命起源、演化及深部生物圈提供了獨(dú)特樣本。冷泉活動(dòng)常伴隨天然氣水合物的分解與釋放，其滲漏產(chǎn)物（如自生碳酸鹽巖）是尋找海底可燃冰資源的重要指示標(biāo)志。冷泉釋放的甲烷等溫室氣體對(duì)碳循環(huán)和全球氣候具有潛在影響，研究其釋放機(jī)制有助于理解地質(zhì)歷史中的碳通量變化及未來氣候預(yù)測。

海底冷泉生態(tài)系統(tǒng)顛覆了我們對(duì)生命能夠存在的環(huán)境的傳統(tǒng)認(rèn)知，展現(xiàn)了在遙遠(yuǎn)深海，生命如何利用化能合成技巧，在沒有陽光的環(huán)境中繁衍生息的奇妙世界，生物種類達(dá)600余種，如管狀蠕蟲、貽貝等，顛覆了對(duì)傳統(tǒng)光合作用生態(tài)認(rèn)知。這些發(fā)現(xiàn)不僅豐富了對(duì)生物多樣性的理解，還為我們研究深海生命起源和地球環(huán)境變化提供了寶貴的機(jī)會(huì)。這些只是冷泉生物的冰山一角，還有許多其他生物等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和研究，冷泉生物不僅是地球深部生命的奧秘，也是人類可持續(xù)發(fā)展的寶貴財(cái)富。

此外，冷泉一般孕育著可燃冰?？扇急?，即天然氣水合物，是目前地球上有機(jī)碳含量最高的能源?？扇急闹饕煞质羌淄?，它占全球有機(jī)碳總量的53.3%（李小森，2017），是煤、石油、天然氣等化石燃料的兩倍。它不僅能量密度高、燃燒值大，而且燃燒過程中清潔無污染，被認(rèn)為是一種極具潛力的清潔能源。作為探尋可燃冰的重要標(biāo)志之一，海底冷泉的研究可為我們揭示能源利用的新前景，有助于全球能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)。

>可燃冰試采 視覺中國/供

>冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置整體介紹

（圖片來源：南海海洋研究所）

深藍(lán)世界的挑戰(zhàn)

隨著人類對(duì)深海世界的持續(xù)深入研究，冷泉的奧秘不斷吸引著全球目光。一方面，冷泉區(qū)甲烷氣體是溫室氣體的重要來源，也是未來有潛力成為一次能源的能源，冷泉區(qū)甲烷滲漏對(duì)全球氣候及生態(tài)環(huán)境具有重要影響，保護(hù)冷泉區(qū)至關(guān)重要；另一方面，冷泉生物有可能合成生物醫(yī)學(xué)上重要的化合物，具有巨大的科學(xué)價(jià)值。盡管目前科學(xué)家已經(jīng)在冷泉生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了600多種生物，而全球?qū)ι詈＠淙难芯咳匀皇秩狈Γ跎?，不過，人類對(duì)冷泉及其生態(tài)系統(tǒng)的研究從未止步。

2025年2月28日，一項(xiàng)舉世矚目的科研工程——國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置”在廣州市全面啟動(dòng)建設(shè)。冷泉裝置預(yù)計(jì)2030年前后投入使用。冷泉裝置將采用“樣地實(shí)驗(yàn)+陸地模擬，海陸協(xié)同、時(shí)空互換”的設(shè)計(jì)思路，建設(shè)面向冷泉生態(tài)系統(tǒng)的深海載人駐守型海底實(shí)驗(yàn)室與陸基保真模擬設(shè)施相融合的國際領(lǐng)先研究裝置，支撐冷泉生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育、化能合成生物演替和甲烷物態(tài)演化及其環(huán)境效應(yīng)研究，將為人類探索深海冷泉的奧秘開啟全新篇章。

海洋是地球上重要的資源之一，同時(shí)，海洋也是地球上脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一。隨著人類活動(dòng)的不斷增加，處在深海世界的冷泉生態(tài)系統(tǒng)也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。過度開發(fā)冷泉資源，會(huì)對(duì)深海生物棲息地產(chǎn)生破壞，加快深海生物的滅絕，也會(huì)導(dǎo)致可燃冰快速釋放。可燃冰崩解將會(huì)釋放大量甲烷進(jìn)入海水和大氣，引起海水酸化，加劇全球氣候變暖，對(duì)全球氣候環(huán)境造成威脅。如何保護(hù)生命的搖籃，在開發(fā)和保護(hù)之間找到平衡之道，成為當(dāng)前亟待解決的問題。

深海冷泉的無窮奧秘正期待著更多的科學(xué)家和研究者能夠投身于這一領(lǐng)域，探索海洋的奧秘，在這片深海的“綠洲”中，我們將揭開更多生命的秘密，為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

作者： 尹永會(huì) 吳 碩 張 晶

編輯： 張佳楠

排版： 張佳楠

審核： 刁淑娟

官網(wǎng)： https://kpwhbjb.cgl.org.cn