1977年2月9日
深海热泉与海底“烟囱”

1871年，达尔文在写给朋友的一封信中说，地球上的“生命可能最早起源于一个小的热水池子”。后来，人们把他所说的“热水池子”叫做生命的“原始汤”。虽然达尔文对“原始汤”没有继续研究，但他的这个说法却印在了人们的脑子里。100多年以后，人们果然找到了它，这个发现对研究生命的产生与进化起到了重要的作用，被称为20世纪海洋科学领域的重大发现之一。

这一重大发现始于 1977年2月9日 。在这一天，人类开始了第一次具有历史意义的深海考察。参与考察的共9人，都是当年地质学、地球物理学领域的顶级人物，分别来自伍兹·霍尔海洋研究所、俄勒冈大学、麻省理工学院、斯坦福大学和美国地质地理调查局。 图1 为当时深海考察用的深潜器。

早在此前就有传说，在厄瓜多尔的加拉帕戈斯群岛海底有火山口热泉，这次考察不仅证实了这一传说，而且有了令人震惊的发现。1977年4月，考察队宣布了考察结果。他们发现了从海底不断涌出来的闪闪发光的热泉，它们由海床火山喷出的富矿热流所形成。更令人惊奇的是，在深冷黑暗海底的热泉周围，他们还发现了从来没有见过的特别生物。这一发现引起世界范围内海洋科学、生命科学、微生物学者们的关注。这次考察不仅开创了深海热泉研究的热潮，更改变了人类对地球和生命的看法。

1979年，以科学家詹姆斯·比肖夫（ 图2 ）为首的美国海军海洋研究所和伍兹·霍尔海洋研究所组成考察队，乘“阿尔文号”深潜器再度来到加拉帕戈斯群岛。他们在2500米的深海底，仔细研究了海底热泉的奇异现象。这里有着众多的海底热泉“烟囱”的喷口，喷口直径均约十几厘米，从喷口向上以每秒几米的速度喷出大量的硫化物热液，热液的温度约为350摄氏度。刚刚喷涌出来的矿热液是黄色透明的，它们与海水混合以后，很快形成一股带着沉淀物的浓烟，浓烟上升呈圆柱状，蒸汽沸腾、烟雾缭绕，滚滚浓烟向上攀升，形成一个个浓烟柱子，就像是从一根根“烟囱”喷腾而出，使人感到犹如进入一片工业区，景象十分壮观，如 图3 所示。

这两次考察的发现立刻引起了世界范围海洋科学家的高度重视。很快地，在太平洋、大西洋、印度洋等大洋中脊和红海等处，来自其他国家和中国的考察队纷纷加入了深海考察。他们陆续发现了许多正在活动的和死亡的海底热泉的“烟囱”，有黑色的，也有白色的，直径大多几厘米到几米，最高的可达数十米，活动时间有几年到几百年不等。经分析，“烟囱”中的沉淀物含有磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜-铁硫化物等。烟囱周围的堆积物中含有丰富的硫、锌、铅、汞、锰、砷等多种金属矿，矿种丰富，储量也很可观，不少矿物堆积达到百万吨以上。海底“烟囱”有着极高的科学研究价值。

20年前，人们还认为在光线难以到达的洋底，难有生命存在，即使有，有机物也非常有限，不可能有大规模的生命活动。令人惊讶的是，实际的发现却出乎预料，在海底大洋深处，并非一片冰冷，也并非是一片寂静的“生命沙漠”，恰恰相反，这里有着非常丰富的生命迹象。在海底热泉的周围，存在着一个奇特而庞大的海洋生物圈，这里不仅有生物存在，生态系统还蓬勃发展着。

海底热泉周围的生态环境、生物的多样性和生物种群密度可以与“热带雨林”相媲美，而这样的海底“热带雨林”在地面上是找不到的。在这里，除了有较大的复杂生物，如鱼类、蟹类、双壳类、腹足类和海洋蠕虫等，还有无数的细菌，它们在深冷或炙热的环境下，在没有日光的情况下，都能蓬勃地存活着。

基因组测序发现，深海生物圈内的许多古菌非常原始，它们可能是已知最古老细菌的遗孓，在地球生命之树上，处于总源头的位置。这里的环境与地球早期的环境非常相似。正是对海底热泉生态系统的研究，支持了原始生命起源于海底热泉的理论。这一学说，与达尔文百年前生命起源于“原始汤”的预言相契合。 图4 所示为2014年深海潜艇在一个名叫“黄金角”的著名海底“烟囱”周围取样的情况（ 参见本书5月15日“1953年生命的‘原始汤’”和11月27日“1977年第三类生命——古菌” ）。

在热泉附近生活的这些细菌生命力极强，它们通过化学作用吸收地热带出来的能量，成为这个生物圈内各级生命的营养之源。在这个生态圈里，还有大量微生物过着奇特的生活。它们的个头最小，数量奇多，自治能力也极强，能自己制造营养液，有着自己的生态，过着自生自灭的生活。它们依赖体内的细菌，将热泉喷出来的有毒化学物质转化为食物。这一奇观改变了人类对生命的看法，也改变了人们对生态系统的看法。对有的生命来说，既不存在着“害虫”，也不存在“有毒物质”。正如美国国家航空航天局（NASA）科学家杰依·伯格斯特拉尔所说：“在地球上，无论你走到哪里——即使是进入在人看来对生命最不利的环境里，只要那里有液态水以及某种化学能，我们就能发现生命。”

在过着安稳生活的同时，人类并未察觉，数十亿年来，正是无数这样的“小生命”在勤勤恳恳地耕耘着地球。它们处于各类生命的最底层，养育着比它们级别更高的生命。它们的适应能力更强，也比任何人想象得更“聪明”。它们的存在，对地球所有生命都有着重要的影响。对它们的研究，极大地拓宽了人类对生命的认识，也成为生命科学、遗传学、微生物学的新课题。

关键词： 深海热泉，海底“烟囱”，“原始汤”，古菌，hydro-thermal vents，submarine chimney，primordial soup of life，archaea

图1： https://profile.usgs.gov/professional/mypage.php?rfs=y&name=jbischoff

图2： http://cellrelics.com/2014/04/01/basic-characteristic-of-submarine-hydrothermal-systems-shs-black-and-white-smokers/

图3： http://expeditionwriter.com/china-explores-hydrothermal-vents/

图4： http://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/14fire/logs/december20/december20.html IzoqXf+stbNFBUKcwOTsd7GvsRfS9h4tvOMB51wOygkDP2eAW7Vj8R9baiN8Tq38