冷泉：奏響深藍世界的生命交響曲

第一作者簡介

尹永會，高級工程師，主要從事自然資源綜合調查監測、大數據分析與挖掘等相關工作。

在長久以來被認為是生命禁區的深海中，生命并不是真正的一片荒蕪。在這深藍世界里，有一些生命體，不依賴陽光，卻能在化學反應的能量魔法下茁壯成長，孕育出一個神奇的生命舞臺，顛覆了“萬物生長靠太陽”的基本理論，而提供這些化學能量的就是“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氫化合物的流體或氣體等化學物質從海底深處沿著一定通道以噴涌或滲透方式溢出，繼而產生一系列物理、化學和生物作用的地方。由于其形態酷似陸地的泉口，且溫度（2 ~ 4℃）遠低于早期發現的深海“熱泉”（又稱“海底熱液”），所以科學家稱其為“冷泉”。

冷泉因其蘊藏著一種獨特的天然氣水合物——可燃冰，而成為探尋天然氣水合物的重要標志之一。可燃冰是甲烷在極端寒冷與高壓的環境之下，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，為我們展示了一個前所未見的神秘世界。

海底冷泉與深海熱泉形成了鮮明對比——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境中的生命奇跡，其中，冷泉區的甲烷水合物釋放化學能量，支撐了不依賴陽光的生態系統，實現了“冰封能源”與“生命之火”的共存，奏響了深藍世界的生命交響曲。

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“舞者”們，構成了深海世界最神秘的冷泉生態系統，奏響了深藍世界的生命之歌，共同演繹了生命力與自然奇跡共存的宏大史詩。

冷泉生態系統：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，卻隱藏著一個令人眼花繚亂的生命綠洲——冷泉生態系統。從微小的化能合成微生物到管蟲、貽貝等復雜生物體，冷泉生態系統構建了一個錯綜復雜且自給自足的生態網絡，在黑暗貧瘠的深海中呈現出一片生機盎然的景象。冷泉生態系統具有黑暗、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，被譽為“深海綠洲”。

>豐富多彩的海底生態系統 視覺中國/供

>典型冷泉生物群落（圖片來源：中國測繪學會）

化能合成微生物：大自然的魔法師

在這個遺世獨立的海底王國中，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的生命體系有著根本區別，它們形成以嗜熱硫還原細菌為基礎生產力的食物鏈，構成一個自養自給的共生系統。它們如同大自然的神奇魔法師，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轉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精粹即可茁壯成長，成為這片深海綠洲的守護神，維系著整個生態系統的生命之輪持續轉動。

目前，科學家已經在冷泉生態系統中發現了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，會被線蟲類分解，回歸到自然環境，從而形成一套完整的生態系統。

冷泉生態系統承載著地球深部碳循環的密碼，是研究極端環境下生命適應機制、探索新型生物資源的戰略要地。

>冷泉生態系統管狀蠕蟲群落

（圖片來源：廣州海洋地質調查局）

>海底生物群落 視覺中國/供

中國南海冷泉的發現

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

2015年，“海馬號”深海遙控無人潛水器在珠江口盆地西部海域發現了海底巨型活動性冷泉——“海馬冷泉”。這是我國首次在南海發現的達世界級規模的冷泉系統，也是目前全球已知較大的冷泉系統之一。該冷泉區域面積約為100平方千米，流體噴涌速度高達每秒10升，流體中甲烷含量高達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。這一發現對于揭示南海深部地質構造、油氣成藏規律、生物多樣性和全球變化等具有重要的科學意義。

深藍世界的饋贈

冷泉是深海的一個奇妙世界，它不僅展示了地球深部的活力和多樣性，也蘊藏了巨大的資源和價值。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）及全球碳循環機制，為理解生命極限、應對氣候變化提供了科學基石與創新啟示。

冷泉區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，為研究極端環境下生命起源、演化及深部生物圈提供了獨特樣本。冷泉活動常伴隨天然氣水合物的分解與釋放，其滲漏產物（如自生碳酸鹽巖）是尋找海底可燃冰資源的重要指示標志。冷泉釋放的甲烷等溫室氣體對碳循環和全球氣候具有潛在影響，研究其釋放機制有助于理解地質歷史中的碳通量變化及未來氣候預測。

海底冷泉生態系統顛覆了我們對生命能夠存在的環境的傳統認知，展現了在遙遠深海，生命如何利用化能合成技巧，在沒有陽光的環境中繁衍生息的奇妙世界，生物種類達600余種，如管狀蠕蟲、貽貝等，顛覆了對傳統光合作用生態認知。這些發現不僅豐富了對生物多樣性的理解，還為我們研究深海生命起源和地球環境變化提供了寶貴的機會。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去發現和研究，冷泉生物不僅是地球深部生命的奧秘，也是人類可持續發展的寶貴財富。

此外，冷泉一般孕育著可燃冰。可燃冰，即天然氣水合物，是目前地球上有機碳含量最高的能源。可燃冰的主要成分是甲烷，它占全球有機碳總量的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，被認為是一種極具潛力的清潔能源。作為探尋可燃冰的重要標志之一，海底冷泉的研究可為我們揭示能源利用的新前景，有助于全球能源轉型和環境保護。

>可燃冰試采 視覺中國/供

>冷泉生態系統研究裝置整體介紹

（圖片來源：南海海洋研究所）

深藍世界的挑戰

隨著人類對深海世界的持續深入研究，冷泉的奧秘不斷吸引著全球目光。一方面，冷泉區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，冷泉區甲烷滲漏對全球氣候及生態環境具有重要影響，保護冷泉區至關重要；另一方面，冷泉生物有可能合成生物醫學上重要的化合物，具有巨大的科學價值。盡管目前科學家已經在冷泉生態系統中發現了600多種生物，而全球對深海冷泉的研究仍然十分缺乏，知之甚少，不過，人類對冷泉及其生態系統的研究從未止步。

2025年2月28日，一項舉世矚目的科研工程——國家重大科技基礎設施“冷泉生態系統研究裝置”在廣州市全面啟動建設。冷泉裝置預計2030年前后投入使用。冷泉裝置將采用“樣地實驗+陸地模擬，海陸協同、時空互換”的設計思路，建設面向冷泉生態系統的深海載人駐守型海底實驗室與陸基保真模擬設施相融合的國際領先研究裝置，支撐冷泉生態系統發育、化能合成生物演替和甲烷物態演化及其環境效應研究，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，海洋也是地球上脆弱的生態系統之一。隨著人類活動的不斷增加，處在深海世界的冷泉生態系統也面臨著前所未有的挑戰。過度開發冷泉資源，會對深海生物棲息地產生破壞，加快深海生物的滅絕，也會導致可燃冰快速釋放。可燃冰崩解將會釋放大量甲烷進入海水和大氣，引起海水酸化，加劇全球氣候變暖，對全球氣候環境造成威脅。如何保護生命的搖籃，在開發和保護之間找到平衡之道，成為當前亟待解決的問題。

深海冷泉的無窮奧秘正期待著更多的科學家和研究者能夠投身于這一領域，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，為人類社會的可持續發展作出貢獻。

作者： 尹永會 吳 碩 張 晶

編輯： 張佳楠

排版： 張佳楠

審核： 刁淑娟

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