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一问到底丨“深海勇士”号探秘深海冷泉区 都有哪些新发现?


时间:2022-05-15  来源:  作者:  点击次数:


近日,搭载“深海勇士”号载人潜水器的中国“探索二号”科考船在南海冷泉海域圆满完成海试后顺利返航。在这次海试中,深海勇士号探索了一个名为海马的冷泉区及其东北部的另外两个冷泉区。

深海冷泉到底是什么?有哪些特别的海洋生物?为什么科学家要探索冷泉?

什么是「深海冷泉」和「海底热液」?

说到深海冷泉,很多朋友马上会想到另一个词:海底热液。什么是深海冷泉和海底热液?据说它们为人类所知,是因为在20世纪70年代末,海洋学家通过研究惊讶地发现海底其实在“渗漏”。这是怎么回事?

中国科学院深海科学与工程研究所研究员杜:一个是在大洋中脊和断裂带上,随着海水侵入海底的裂缝,被地球深处的热源加热,溶解了地球里面的金属元素,然后从海底喷涌出来,就像一个烟囱,非常壮观。这些流体的温度可高达400,故称海底热液。还有一种出现在大陆架边缘。由于埋藏在海底的水合物分解,向海底释放出富含甲烷的烃类气体,像喷泉一样,所以被称为深海冷泉。

据专家介绍,冷泉的温度为2 ~ 4,海底的热液和冷泉源源不断地将地球深处的物质和能量输入海底,从而形成了一个非常特殊的热液和冷泉生态群落。它就像沙漠中的“绿洲”,给漆黑的海底带来了生机。

谁是冷泉区的永久居民?

吃什么喝什么?

冷泉,我们可以形象地把它比作水下喷泉。那么这个喷泉周围生活着什么海洋生物呢?俗话说“万物生长靠太阳”,但在深海里却不是这样。因为200米以下的深海是完全黑暗的,食物相当匮乏。这些冷泉地区的生物是如何解决“吃喝”问题的?

据专家介绍,处于食物链底层的深海微生物被称为化能自养微生物。它们需要从化学反应中获取能量,合成有机物供自身生长。深海冷泉为它们提供了自助餐式的生活环境。冷泉不断释放出大量的化学物质,如甲烷氧化菌、硫酸盐还原菌等,供这些微生物“吃”和“喝”。

中科院深海科学与工程研究所研究员杜:这些初级生产者(深海微生物)可以进一步供养更高级别的生物,比如贻贝、甲虾、管状蠕虫、毛毛虫、海葵、海胆等等。这些生物紧密地生长在冷泉的喷口周围,这些典型的冷泉伴生生物可以被鱼、蟹等高等生物进一步捕食,从而形成一个生机勃勃的冷泉生态系统。整个生物群落也会随着冷泉的诞生、高峰和消亡而改变结构。

“深海勇士”探索冷泉区

有哪些新发现?

据了解,目前全球海洋中可能有900多个海底冷泉区。在中国,有七个已探明的近海冷泉区。“深海勇士”号海试时去了哪些冷泉地区?有什么新鲜事?

据专家介绍,“深海勇士”号主要前往“海马”冷泉区,在其东北部发现了两个新的活跃冷泉区。开展冷泉流体泄漏的生态环境效应科学研究,获取一批重要的冷泉流体、沉积物和生物样品,在其中一个泄漏口观测流体成分、微生物群落等项目。

中国科学院深海科学与工程研究所研究员杜:我们发现这三个冷泉在流体活动规律、渗漏速率、生物群落特征等方面有明显不同。“海马”冷泉区的流体活动也明显比以前弱了。我们将对这三个冷泉区不同发展阶段的视频和样品进行对比研究,了解不同冷泉区的发展规律,系统认识南海冷泉和水合物的基本发展规律和特征。

据专家介绍,“海马”冷泉区是一个相对成熟的冷泉区,已经形成了由贻贝、扁虫、甲虾等生物组成的典型冷泉生态圈。但本次深潜调查发现,“海马”冷泉区的泄漏通量明显减弱,冷泉生物的活动规模也在逐渐缩小,这说明冷泉区正在进入衰退期。然而,目前在东北发现的两个新冷泉区流体渗漏严重,但仅观察到少量生物生长。这两个冷泉区能否支撑起“海马”这样的冷泉生态系统,还需要进一步的研究和验证。

“海马”冷泉区 名字从何而来?

“深海勇士”号此次探索的三处海底冷泉区,只有“海马”是拥有姓名的。“海马”这个名字又是从何而来的?

科学家们介绍,最初是基于准三维地震资料,在琼东南盆地发现了海底丘状体和气烟囱,因此判断这个区域存在流体活动和甲烷渗漏,并且可能存在活动冷泉。2015年,我国自主研制的“海马”号4500米级深海遥控潜水器在这个区域首先发现了活动型冷泉,因此把它命名为“海马”冷泉。并在同年,科学家通过重力取样器在海底表层获取了水合物的样品。

中国科学院深海科学与工程研究所研究员 杜梦然:2016年和2018年的时候,通过多波束发现“海马”冷泉存在气体羽状流,并且渗漏点随时间发生变化。2018年,我国自主研发的“深海勇士”号载人潜水器与“海马”号深海遥控(潜水)器,首次在“海马”冷泉区进行了双潜器联合作业,进一步圈定了冷泉活动范围,并开始对“海马”冷泉的系统性研究。

为何要深入研究海底冷泉?

冷泉深藏于海底,离我们的日常生活可谓相当遥远,那为什么科学家们还要不断对其进行研究呢?

中国科学院深海科学与工程研究所研究员 杜梦然:冷泉源源不断地向海底输入甲烷等烃类气体,形成羽状流,我们利用多波束去探测水体中的羽状流,可以作为寻找天然气水合物(可燃冰)和油气等资源的一个重要指示。另一方面,如果这些(甲烷等)温室气体大量释放到大气中去,会对全球气候带来重大的灾难;然而海洋中就有这么一群神奇又可爱的微生物,可以“吃掉”甲烷。换句话说,等于是在帮助我们消除油气渗漏对人类生存环境的影响。

既有助于资源开发,又或许能够为油气渗漏问题找到解决之道。不仅如此,科学家表示,研究深海冷泉,对于开发冷泉生物基因资源,以及活性物质资源等,同样极具意义。


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