主笔:于梅君

　　在阳光无法触及的海底,有一片被称为“深海绿洲”的神秘区域——冷泉。这里没有光合作用,却孕育着独特的生命群落。我国正通过建设全球首个2000米级深海载人驻留实验室,向这片黑暗世界发起探索“总攻”。

不靠阳光也能活　深海冷泉打造生命绿洲

　　人们常说“万物生长靠太阳”,然而在2000米深的海底,没有阳光穿透,压力相当于200头大象踩在指尖,温度低至2℃,却有一片生机勃勃的“绿洲”——冷泉生态系统。

　　这里没有光合作用,却孕育着独特的生命群落:源源不断的甲烷气泡如深海烟花般喷涌；长达3米多的管状蠕虫如“海底竹林”般摇曳；贻贝与铠甲虾密集如星空,簇拥在冷泉喷口周围；化能自养微生物则像“自助餐大厨”一样,将甲烷和硫化氢转化为生命能量。

　　生活在这里的600多种“冷泉居民”,不依赖光合作用,仅凭化能合成“魔法”而繁衍生息。这不仅是地球最极端的生命奇迹,更是破解全球气候变化、能源革命与生命起源的“深海密钥”。

　　那么,神秘的冷泉究竟是什么?其实,它并非真正的“冷”泉,其温度与周围海水相近(约2℃-4℃),因喷涌出的甲烷、硫化氢等气体而得名。这些气体来自海底沉积层中的天然气水合物(可燃冰)分解或地质活动释放,像“地球的呼吸”一样,持续向深海输送化学能。

　　冷泉生态系统不依赖阳光,而是以微生物为起点,构建起一条“黑色食物链”:微生物“吃掉”甲烷,供养贻贝、管状蠕虫等生物,它们再被鱼类、章鱼等捕食,形成生机勃勃的“生命绿洲”。冷泉生物生长缓慢,部分管状蠕虫寿命超过200年,堪称“深海活化石”。

　　2015年,中国“海马号”潜水器在南海发现“海马冷泉”,这里浅表层富含可燃冰,生物群密集如“海底森林”。科学家观察到冷泉生态随着喷口活动由盛而衰的全过程,仿佛上演一部“深海生命史诗”。

中国冷泉实验室:　全球首个“深海空间站”

　　2025年2月,由中国科学院南海海洋研究所牵头建设的“冷泉生态系统研究装置”在广州南沙开工,总投资26.6亿元,计划2030年建成。这也是世界首个2000米级坐底式可载人长期驻留的深海实验室,将为冷泉生态系统的研究提供全新的视角和技术手段。

　　中国科学院南海海洋研究所所长、冷泉生态系统研究装置总指挥李超伦介绍,它可以支撑6人在深海开展30天的海底原位实验。

　　这个横跨海陆的大科学装置,由水面保障母船、海底实验室、保真模拟系统三大部分组成。

　　其中,海底实验室长33米、宽7米、高8米,由5个耐压球体串联,总容积相当于3个中国空间站核心舱,类似建在深海中的“空间站”,既能停在海底开展原位实验,也能上浮进行补给。6名科学家可以在这里连续工作30天,开展甲烷渗漏监测、生物基因测序等实验。

　　深海实验室还能释放AUV(自主式水下机器人)、ROV(遥控操作无人潜水器),进一步拓展海底的探测范围和取样能力。

　　水面保障母船堪称“深海科研航母”,排水量9380吨,配备600吨级深海升降平台,可实现实验室精准布放与回收；其智能中枢集成了AI决策系统,可实时监测台风、海底地震等风险。

　　保真模拟舱,则好似一个“深海高压锅”,能模拟海底生态群落和环境。其压力相当于2000米水深,温度可在-2℃至30℃之间调节,通过注入人工合成的冷泉流体,养殖管状蠕虫、贻贝等生物,验证深海实验结果。

　　这也是世界首个面向海底冷泉系统的大科学装置,其最大意义就是把实验室搬到了海底,建成后将促进冷泉发育机制、极端生命演化过程、可燃冰的生态效应等海洋科学跨越式发展,推动深远海科技进步。

住在“深海空间站”,如何正常生活工作

　　冷泉生态系统研究装置

　　海马冷泉区

　　保真模拟舱

　　海底实验室

　　海底两千米,相当于200个大气压,在这样的极端条件下,载人驻留实验室如何保持长期稳定运行?如何保障科研人员正常生活工作?

　　据悉,在这个海底实验室内,供氧、供水、二氧化碳消除等生命支持系统,均借鉴了潜艇和中国空间站的相关技术,氧气循环率达98%,废物处理后可转化为饮用淡水。

　　为确保科研人员在紧急情况下能快速逃脱,海底实验室制定了多重、体系化的应急救生方案。例如,实验室上方有一个应急逃逸舱,可载6人,在密闭环境下,可提供不少于6小时的空气,逃逸舱内还准备了3天的淡水和食物,方便等待救援。

　　那么,研究冷泉,为什么必须在海底进行原位观测?中国科学院院士、冷泉生态系统研究装置首席科学家张偲表示,冷泉区生活着贻贝、蟹类、海胆等600多种生物,一旦离开冷泉生态系统,整个系统就会瞬间崩塌,所以必须在海底进行原位的长时间观测。

　　另外,可燃冰样品如果离开原环境,也会迅速发生分解,所以研究冷泉就不能离开原位相环境。

冷泉里孕育着哪些深海宝藏

　　不少人好奇,我们为什么要大费周章,在深海里建设“冷泉宫”?

　　专家解释,一是因为冷泉生态系统里藏着气候密码。冷泉甲烷是强效温室气体,其渗漏量相当于全球年碳排放量的10%,但90%的甲烷在海底被微生物“吃掉”,形成天然碳汇。

　　因此,借助“冷泉实验室”,科学家可以精确监测冷泉区甲烷的释放规律、通量变化等,助力应对全球气候变化挑战。

　　这里还是能源富矿,冷泉区储藏着全球70%的可燃冰,中国南海作为全球四大可燃冰富集区之一,预测资源量高达744亿吨油当量。

　　科学家还发现,海底冷泉与热液系统,可能共同孕育了地球最早的生命形式,其化能合成机制,可为外星生命探测提供参考。

　　此外,冷泉系统还可以帮助人类挖掘新型生物资源。研究表明,冷泉微生物群体中,约有20%—30%的菌株可产生具有抗菌、抗病毒活性的化合物。在抗生素、抗氧化和抗癌领域展现出优异的活性。这些天然产物构成了潜在的“蓝色药库”,为新药开发提供了宝贵资源。

我国在南海新发现两处大型冷泉喷口

　　目前在全球海洋中,可能存在着900多处海底冷泉区。在我国,已探明的近海冷泉区主要有7个。其中东海仅发现冲绳海槽1个冷泉区；而在南海则分布着6个冷泉区。　　2015年,我国自主研发的4500米级“海马”号无人遥控潜水器,在南海珠江口盆地首次发现巨型活动性冷泉“海马冷泉”,成为我国首个近海冷泉系统。

　　最近,中国科学院海洋研究所冷泉研究团队,搭载“蛟龙”号载人深潜器深入南海,又探测到两处大型冷泉喷口。

　　这片位于南海1500米海底、面积超4万平方米的冷泉生态区,拥有两个活跃喷口,持续释放着甲烷,形成了独特的生态系统,科研人员记录到深海贻贝、希伯来管虫、海参和海葵等多种生物。

　　冷泉生态系统,这种独特的黑暗生物圈,还有哪些不可思议的奇观?不久的未来,随着我国深海“冷泉宫”的建成投用,谜底将一一揭晓。