神奇的海底“夜市”

在你们的印象中，大海深处是什么样子的呢？

很长时间以来人们一直以为，在几千米深的海洋底部，因为阳光无法照射进来，周围一片漆黑，那里一定无比的荒凉寒冷，一片死寂，难以看到任何生命的踪迹。

真的是这样吗？让我们看看海底到底都有什么吧！

 

海底裂谷

 

板块碰撞示意图 来源：百度

 

深海中存在有很多巨大裂缝，甚至可以蔓延好几千米。地球上已知的最深海沟是太平洋的马里亚纳海沟，它位于菲律宾东北和马里亚纳群岛附近的太平洋底，形状犹如初升的新月，最大深度超过11千米，连世界之巅—珠穆朗玛峰都填不满。

海沟本身是全球深海网络的一部分，它的形成是地球的板块运动所造成的。当较热的地幔层遇到冰冷的岩石圈时，会发生热对流现象。在热对流作用下，地球板块会形成挤压，以及拉张，由此形成山脉、湖泊、海沟等自然景观。

而马里亚纳海沟，就是太平洋板块与亚欧板块相互碰撞形成的。

 

潜水船 图源：百度

 

在马里亚纳海沟最深的地方，是一处神秘且鲜有人涉足的地方。这里水压高，完全黑暗，食物资源匮乏，是地球上环境最为恶劣的区域之一。

为了看清楚马里亚纳海沟最深处的样子，人类在1960年踏上了征服海底的计划。皮卡尔德和海军中尉沃尔什乘深海潜水船“德里亚斯特号”下潜到马里亚纳海沟11千米的深度。他们五个小时的下降过程充满了危险，靠近海底的水压是海平面大气压的近一千倍。下潜的过程中甚至出现了观察窗玻璃的破裂，因此他们只在海底待了20分钟便返回了。即便如此，他们观察到的一切震惊了当时的世界，那里并非一片死寂，而是充满了生命。

 

a)食骨蠕虫 b)“小飞象章鱼”c)马里亚纳狮子鱼 d)马里亚纳海沟 图源：百度

 

经过人类不断探索，现如今我们已经清楚的认识到在地球的最深处不仅存在着依靠海底岩石中化学物质为生的微生物，还有诸如海蛞蝓、海猪、狮子鱼等更高级、更复杂的生物。它们承受的压力，相当于50架大型喷气式飞机（超过350吨）。不仅如此，它们甚至可以在如此的水压下灵动漂浮并发出各种各样的声音！2016年，科学家们曾在马里亚纳海沟10.9km处，捕获了一段3.5秒的录音。录音中掺杂有金属声、鼻音、呻吟声以及其它奇怪的声音。在排除了船只、地震气枪、地震、冰和其它人类或地质来源的原因之后，科学家们最终确定这种声音是由海底生物发出的。

 

深海热泉

 

深海热泉 图源：百度

 

什么是深海热泉？

深海热泉（hydrothermal vent）是从海底喷出的经过地热加热的热泉水，就像喷泉一样，从海底向外喷出。不过相比我们平时看到的喷泉，深海热泉可要更为壮观：“烟囱”林立，烟雾缭绕，充满了一股神秘感与现代感。

 

海底热泉 图源：百度

 

深海热泉什么样？

深海热泉伴随黑色或白色的烟囱，可以将寒冷刺骨的海水加热到60~464℃！黑色“烟囱”通常比白色的温度要高，大多大于350℃。它们的成分也不大相同，白色烟囱富含钡、钙和硅，而黑色通常含有硫化物。可别小瞧这些硫化物，虽然它对许多生物来说都是有毒的，但是对于硫氧化细菌来说，却是能量的来源。这些细菌可以利用硫化氢和氧气反应时产生的能量，将二氧化碳合成为有机物，从而为海底的“客人们”提供营养。巨型管状蠕虫和贻贝等生物都是这里的“常客”。在硫氧化细菌和与其共生的生物们眼中，深海热泉简直是充满了能量和希望的光明之地。

 

深海热泉“常客” 图源：百度

 

为何含有丰富的硫化物？

这就要从深海热泉的起源说起了。如果你观察全球深海热泉分布图，你会发现它们大多形成于板块交界处。在板块交界的裂谷或裂缝地区，海水渗入洋壳内部，被接近地表的熔岩加热，并和地壳中的玄武岩发生化学反应，形成高温、酸性且富含矿物质的热液。当其在海底喷出口处与冰冷的海水相遇，便会迅速冷却，并析出各种硫化物如硫酸钙、硫酸镁，以及很细小的铁、铜、锌等的硫化物颗。这些物质会在喷口处结成黑糊糊的烟囱，不断堆积，越堆越高，有的甚至可达十几层楼高。

 

全球深海热泉分布图 图源：百度

 

海底矿藏

 

海底矿产 图源：李文渊，2010

 

随着国际社会对深海采矿的兴趣日益浓厚，在那些冷却和消亡的热液喷口周围的矿物质受到了越来越多的关注。这些海底多金属硫化物矿床（贱金属(Cu、Pb、Zn)和贵金属(Au、Ag) ）一般都具有较高的含量，除此之外，海底还有诸如锰结核、富钴结壳甚至是稀土在内的众多高价值金属矿物，具有非常可观的资源潜力。在海底火山-热液系统的循环过程中，在深海沉淀形成块状硫化物矿体，或在海底之下一定部位形成网脉状矿石，其矿床规模可达几千至亿吨量级，一个单独的矿丘就可以容纳数百万吨的金属量！

但我们在畅想未来深海矿产资源的商业开采的同时，也面临着巨大的挑战。除了深海环境（温度低、压力高、变化复杂）、开采技术和机械设备上的困难外，最基础的问题之一是，我们对海底环境的了解非常少。尽管我们进行了几十年的研究，但大多数海底区域尚未绘制成地图。关于了解海底所支持的生态系统的研究更是少之又少。我们严重缺乏关于生物和生态系统的基础研究，对将要采用的采矿方法及其对深海生态系统的影响程度和持续时间都存在不确定性。如何处理深海开采和环境破坏之间的矛盾仍需要我们去思考。