于梅君

主筆、視頻制作：于梅君

在陽光無法觸及的海底，有一片被稱為“深海綠洲”的神秘區域——冷泉。這里沒有光合作用，卻孕育著獨特的生命群落。而中國，正通過建設全球首個2000米級深海載人駐留實驗室，向這片黑暗世界發起探索“總攻”。

冷泉：深海中的“化工廠”與生命綠洲

人們常說“萬物生長靠太陽”，然而在2000米深的海底，沒有陽光穿透，壓力相當于200頭大象踩在指尖，溫度低至2℃，卻有一片生機勃勃的“綠洲”——冷泉生態系統。

這里沒有光合作用，卻孕育著獨特的生命群落：源源不斷的甲烷氣泡如深海煙花般噴涌；長達3米多的管狀蠕蟲如“海底竹林”般搖曳；貽貝與鎧甲蝦密集如星空，簇擁在冷泉噴口周圍；化能自養微生物則像“自助餐大廚”一樣，將甲烷和硫化氫轉化為生命能量。

生活在這里的600多種“冷泉居民”，不依賴光合作用，僅憑化能合成“魔法”而繁衍生息。這不僅是地球最極端的生命奇跡，更是破解全球氣候變化、能源革命與生命起源的“深海密鑰”。

那么，神秘的冷泉究竟是什么？其實，它并非真正的“冷”泉，其溫度與周圍海水相近（約2℃-4℃），因噴涌出的甲烷、硫化氫等氣體而得名。這些氣體來自海底沉積層中的天然氣水合物（可燃冰）分解或地質活動釋放，像“地球的呼吸”一樣，持續向深海輸送化學能。

冷泉生態系統不依賴陽光，而是以微生物為起點，構建起一條“黑色食物鏈”：微生物“吃掉”甲烷，供養貽貝、管狀蠕蟲等生物，它們再被魚類、章魚等捕食，形成生機勃勃的“生命綠洲”。冷泉生物生長緩慢，部分管狀蠕蟲壽命超過200年，堪稱“深海活化石”。

2015年，中國“海馬號”潛水器在南海發現“海馬冷泉”，這里淺表層富含可燃冰，生物群密集如“海底森林”。科學家觀察到冷泉生態隨著噴口活動由盛而衰的全過程，仿佛上演一部“深海生命史詩”。

中國冷泉實驗室：全球首個“深海空間站”

2025年2月，由中國科學院南海海洋研究所牽頭建設的“冷泉生態系統研究裝置”在廣州南沙開工，總投資26.6億元，計劃2030年建成。這也是世界首個2000米級坐底式可載人長期駐留的深海實驗室，將為冷泉生態系統的研究，提供全新的視角和技術手段。

中國科學院南海海洋研究所所長、冷泉生態系統研究裝置總指揮 李超倫介紹，它最深可以潛到2000米的海底，支撐6人在深海開展30天的海底原位實驗。

這個橫跨海陸的大科學裝置長啥樣？據悉，它由水面保障母船、海底實驗室、保真模擬系統三大部分組成。

海底實驗室長33米、寬7米、高8米，由5個耐壓球體串聯，總容積相當于3個中國空間站核心艙，像一個建在深海中的“空間站”，既能停在海底開展原位實驗，也可以上浮進行補給。6名科學家可以在這里連續工作30天，開展甲烷滲漏監測、生物基因測序等實驗。

深海實驗室還能釋放AUV（自主式水下機器人）、ROV（遙控操作無人潛水器），進一步拓展海底探測范圍和取樣能力。

水面保障母船堪稱“深海科研航母”，排水量9380噸，配備600噸級深海升降平臺，可實現實驗室精準布放與回收；其智能中樞集成了AI決策系統，可實時監測臺風、海底地震等風險。

陸基保真模擬艙，則好似一個“深海高壓鍋”，能模擬海底生態群落和環境。其壓力模擬20兆帕（相當于2000米水深），溫度可在-2℃至30℃之間調節，通過注入人工合成的冷泉流體，養殖管狀蠕蟲、貽貝等生物，驗證深海實驗結果。

李超倫表示，這也是世界首個面向海底冷泉系統的大科學裝置，其最大意義就是把實驗室搬到了海底，建成后將促進冷泉發育機制、極端生命演化過程、可燃冰的生態效應等海洋科學跨越式發展，推動深遠海科技進步。

冷泉里孕育的深海寶藏

海底兩千米，相當于200個大氣壓，在這樣的極端條件下，大科學裝置如何保持長期穩定運行？如何保障科研人員正常生活工作？

在這個海底實驗室內，供氧、供水、二氧化碳消除等生命支持系統，均借鑒了潛艇和中國空間站的相關技術，它也可以類比為一個海底“空間站”，氧氣循環率達98%，廢棄物處理后可轉化為飲用淡水。

為確保科研人員在緊急情況下能快速逃脫，海底實驗室制定了多重、體系化的應急救生方案。例如，實驗室上方有一個應急逃逸艙，逃逸艙可載6人，在密閉環境下，可提供不少于6小時的空氣，逃逸艙內還準備了3天的淡水和食物。

我們為什么要大費周章，在深海里建設“冷泉宮”？

一是因為冷泉生態系統里藏著氣候密碼。冷泉甲烷是強效溫室氣體，其滲漏量相當于全球年碳排放量的10%，但90%的甲烷在海底被微生物“吃掉”，形成天然碳匯。借助“冷泉實驗室”，科學家可以精確監測冷泉區甲烷的釋放規律、通量變化等，助力應對氣候變化挑戰。

這里還是能源富礦，冷泉區儲藏著全球70%的可燃冰，1立方米可燃冰燃燒值相當于164立方米天然氣。中國南海作為全球四大可燃冰富集區之一，預測資源量達744億噸油當量。

海底冷泉與熱液系統，可能共同孕育了地球最早的生命形式，其化能合成機制，可為外星生命探測提供參考。

此外，冷泉系統還可以幫助人類挖掘新型生物資源。研究表明，冷泉微生物群體中，約有20%—30%的菌株可產生具有抗菌、抗病毒活性的化合物。在抗生素、抗氧化和抗癌領域展現出優異的活性。這些天然產物構成了潛在的“藍色藥庫”，為新藥開發提供了寶貴資源。

我國最近在南海探測到兩處大型冷泉噴口

目前在全球海洋中，可能存在著900多處海底冷泉區。在我國，已探明的近海冷泉區主要有7個。研究冷泉，為什么必須要進行原位觀測？

中國科學院院士、冷泉生態系統研究裝置首席科學家張偲表示，冷泉區生活著貽貝、蟹類、海膽等600多種生物，一旦離開冷泉生態系統，整個系統就會瞬間崩塌，所以必須在海底進行原位的長時間觀測。

另外，可燃冰樣品如果離開原環境，也會迅速發生分解，所以研究冷泉就不能離開原位相環境。

近日，中國科學院海洋研究所冷泉研究團隊，搭載“蛟龍”號載人深潛器深入南海，成功探測到兩處大型冷泉噴口，揭示了深海冷泉生態系統生物群落特征及其對滲漏甲烷的生物過濾機制。

研究團隊在南海1500米的海底，發現了一片面積超過4萬平方米的冷泉生態區。該區域擁有兩個活躍噴口，持續釋放甲烷，形成了獨特的生態系統，并記錄到深海貽貝、希伯來管蟲、海參和海葵等多種類別生物。

冷泉生態系統——這種獨特的黑暗生物圈還有哪些不可思議的奇觀？不久的未來，隨著我國深海“冷泉宮”的建成投用，謎底將一一揭曉。

知多一點

深海熱泉口為何能形成“水晶宮”？

你知道嗎？在廣袤的海洋世界里，除了冷泉，還有熱泉。

冷泉與熱泉截然不同

海底熱泉，又稱海底熱液，是滲入地殼的海水被地幔加熱、又在泵系統的作用下噴出形成的一種景觀。海底熱泉如同林立在海底的煙囪一般，源源不斷地吐出濃煙似的熱水，影響著周圍一切生命活動。

在深海，冷泉與熱泉是兩種截然不同的現象。熱泉，通常與海底火山活動相關，溫度較高，而冷泉則是在特定溫度和壓力下，海底儲存的天然氣水合物，以噴涌或滲透的方式溢出。冷泉中富含甲烷、硫化氫等化學物質，為深海生物提供了獨特的生存環境。

深海冒出的“黑煙囪”

在北大西洋2400米深的漆黑海底，一座由“水晶”構筑的“魔幻城堡”正在噴發“黑煙”。在這里，直徑3米的巨型管狀蠕蟲隨水流搖曳，雪白的盲蝦大軍不停盤旋，這里是地球最接近外星世界的秘境——深海熱泉生態系統，一個顛覆生命認知的極端世界。

1977年“阿爾文號”深潛器首次拍攝到熱泉奇觀，讓科學家驚覺地球內部竟藏著一座天然化工廠。當400℃的酸性熱液（pH值2.8）從地殼裂縫噴涌而出，與4℃的海水相遇瞬間，銅、鐵、鋅等金屬硫化物立即結晶沉淀。這種納米級礦物的自組裝過程，以每天30厘米的速度，鑄造出18米高的“黑煙囪”，其結構精密程度堪比3D打印建筑。

X射線衍射分析顯示，這些“水晶”主體是黃鐵礦與閃鋅礦的復合結構。其中銅元素含量達到陸地銅礦的10倍，單個“煙囪”的貴金屬價值超過300萬美元。更神奇的是，這些礦物在形成過程中，會自發形成蜂窩狀多孔結構，為生物群落提供理想的“精裝公寓”。

神奇盲蝦的生存密碼

在大西洋中脊熱泉區，白色盲蝦以每平方米3000只的密度構建起“蝦城”。這些沒有眼睛的生物進化出背部感光器，能捕捉熱液發出的微弱紅外輻射。

盲蝦消化系統內，共生著嗜熱菌群，能在121℃高溫下存活。它們將硫化氫氧化為能量，每只盲蝦每小時可轉化2.3毫克硫化物，相當于自備微型核電站。

盲蝦體內存在特殊的超氧化物歧化酶（SOD），其清除自由基的效率是人類的40倍。

探究生命起源

充分認識海底熱泉后，我們會發現這是一個不同尋常的生態系統，它無需陽光的能量輸入，在高溫、高壓、強酸或強堿的嚴酷環境中，仍有細菌在生長、繁殖。

更令人震撼的是熱泉生態系統的能量獲取方式。傳統光合作用鏈在這里被“地熱合成作用”取代：電子從硫化氫跳躍到細胞色素，最終驅動ATP（三磷酸腺苷）合成。

三磷酸腺苷在細胞生命活動中起著重要作用，為各種生理活動提供能量。這種原始代謝模式與35億年前的生命化石記錄完全吻合，科學家推測，海底熱泉可能就是原始生命的發源地。

新聞線索報料通道：應用市場下載“齊魯壹點”APP，或搜索微信小程序“齊魯壹點”，全省800位記者在線等你來報料！