冷泉：奏响深蓝世界的生命交响曲

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尹永会，高级工程师，主要从事自然资源综合调查监测、大数据分析与挖掘等相关工作。

在长久以来被认为是生命禁区的深海中，生命并不是真正的一片荒芜。在这深蓝世界里，有一些生命体，不依赖阳光，却能在化学反应的能量魔法下茁壮成长，孕育出一个神奇的生命舞台，颠覆了“万物生长靠太阳”的基本理论，而提供这些化学能量的就是“海底冷泉”。

>海底冷泉 视觉中国/供

神秘的海底冷泉

海底冷泉是指在特定温度和压力下，诸如甲烷、硫化氢和其他富含碳氢化合物的流体或气体等化学物质从海底深处沿着一定通道以喷涌或渗透方式溢出，继而产生一系列物理、化学和生物作用的地方。由于其形态酷似陆地的泉口，且温度（2 ~ 4℃）远低于早期发现的深海“热泉”（又称“海底热液”），所以科学家称其为“冷泉”。

冷泉因其蕴藏着一种独特的天然气水合物——可燃冰，而成为探寻天然气水合物的重要标志之一。可燃冰是甲烷在极端寒冷与高压的环境之下，被水分子紧紧拥抱，形成的闪亮冰晶。这些冰晶不仅像宇宙尘埃般闪烁，还孕育出深海中的奇妙景象，为我们展示了一个前所未见的神秘世界。

海底冷泉与深海热泉形成了鲜明对比——冷泉温度接近海水温度（2 ~ 4℃），而热泉的热液喷口温度可逾400℃，两者共同支撑了深海极端环境中的生命奇迹，其中，冷泉区的甲烷水合物释放化学能量，支撑了不依赖阳光的生态系统，实现了“冰封能源”与“生命之火”的共存，奏响了深蓝世界的生命交响曲。

冷泉孕育的生命奇迹

随着海底冷泉喷涌而出，硫化氢与甲烷不断释放，深海“居民们”迎来了一场绚烂的能量盛宴。冷泉和它周围的生态“舞者”们，构成了深海世界最神秘的冷泉生态系统，奏响了深蓝世界的生命之歌，共同演绎了生命力与自然奇迹共存的宏大史诗。

冷泉生态系统：藏在海底的生命绿洲

在千米以下的深海中，很少有生物能够在缺乏光线和温度的条件下生存，然而在幽暗的海底深处，却隐藏着一个令人眼花缭乱的生命绿洲——冷泉生态系统。从微小的化能合成微生物到管虫、贻贝等复杂生物体，冷泉生态系统构建了一个错综复杂且自给自足的生态网络，在黑暗贫瘠的深海中呈现出一片生机盎然的景象。冷泉生态系统具有黑暗、高压、低氧等理化特征，以可燃冰分解的甲烷为生源要素，通过化能合成作用而生生不息，被誉为“深海绿洲”。

>丰富多彩的海底生态系统 视觉中国/供

>典型冷泉生物群落（图片来源：中国测绘学会）

化能合成微生物：大自然的魔法师

在这个遗世独立的海底王国中，生活着一群不同寻常的居民——化能合成微生物。它们与陆地—浅海光合作用为基础的生命体系有着根本区别，它们形成以嗜热硫还原细菌为基础生产力的食物链，构成一个自养自给的共生系统。它们如同大自然的神奇魔法师，将“冷泉”释放出的甲烷、硫化氢和二氧化碳等看似毫无生命迹象的物质转化为神秘的生命能量。这些微生物不依赖阳光，只需吮吸冷泉释放的化学精粹即可茁壮成长，成为这片深海绿洲的守护神，维系着整个生态系统的生命之轮持续转动。

目前，科学家已经在冷泉生态系统中发现了600多种生物，分布着以甲烷为主要食物的菌席、藻席，还生活着贻贝、管状蠕虫、蛤类、海星、海胆、冷水珊瑚等冷泉生物。这些生物死亡后，会被线虫类分解，回归到自然环境，从而形成一套完整的生态系统。

冷泉生态系统承载着地球深部碳循环的密码，是研究极端环境下生命适应机制、探索新型生物资源的战略要地。

>冷泉生态系统管状蠕虫群落

（图片来源：广州海洋地质调查局）

>海底生物群落 视觉中国/供

中国南海冷泉的发现

我国的冷泉研究始于2002年，经过20多年发展，在冷泉探测方面取得了一些重要成果。已初步确认的近海冷泉区主要有7个，除了位于东海冲绳海槽的1个冷泉区外，其余6个冷泉均分布在南海海域。这些被发现的冷泉区域仿佛是大自然精心绘制的藏宝图，揭示着深蓝世界无尽的可能性和潜在的能源宝藏。

2015年，“海马号”深海遥控无人潜水器在珠江口盆地西部海域发现了海底巨型活动性冷泉——“海马冷泉”。这是我国首次在南海发现的达世界级规模的冷泉系统，也是目前全球已知较大的冷泉系统之一。该冷泉区域面积约为100平方千米，流体喷涌速度高达每秒10升，流体中甲烷含量高达99.5%，并伴有大量的可燃冰、自生碳酸盐岩和丰富的冷泉生物群落。这一发现对于揭示南海深部地质构造、油气成藏规律、生物多样性和全球变化等具有重要的科学意义。

深蓝世界的馈赠

冷泉是深海的一个奇妙世界，它不仅展示了地球深部的活力和多样性，也蕴藏了巨大的资源和价值。通过开展冷泉研究可以揭示地球深部生命形式、能源资源（如可燃冰）及全球碳循环机制，为理解生命极限、应对气候变化提供了科学基石与创新启示。

冷泉区域是地球深部流体与表层圈层交互的通道，其生物群落以化能合成为基础，为研究极端环境下生命起源、演化及深部生物圈提供了独特样本。冷泉活动常伴随天然气水合物的分解与释放，其渗漏产物（如自生碳酸盐岩）是寻找海底可燃冰资源的重要指示标志。冷泉释放的甲烷等温室气体对碳循环和全球气候具有潜在影响，研究其释放机制有助于理解地质历史中的碳通量变化及未来气候预测。

海底冷泉生态系统颠覆了我们对生命能够存在的环境的传统认知，展现了在遥远深海，生命如何利用化能合成技巧，在没有阳光的环境中繁衍生息的奇妙世界，生物种类达600余种，如管状蠕虫、贻贝等，颠覆了对传统光合作用生态认知。这些发现不仅丰富了对生物多样性的理解，还为我们研究深海生命起源和地球环境变化提供了宝贵的机会。这些只是冷泉生物的冰山一角，还有许多其他生物等待着我们去发现和研究，冷泉生物不仅是地球深部生命的奥秘，也是人类可持续发展的宝贵财富。

此外，冷泉一般孕育着可燃冰。可燃冰，即天然气水合物，是目前地球上有机碳含量最高的能源。可燃冰的主要成分是甲烷，它占全球有机碳总量的53.3%（李小森，2017），是煤、石油、天然气等化石燃料的两倍。它不仅能量密度高、燃烧值大，而且燃烧过程中清洁无污染，被认为是一种极具潜力的清洁能源。作为探寻可燃冰的重要标志之一，海底冷泉的研究可为我们揭示能源利用的新前景，有助于全球能源转型和环境保护。

>可燃冰试采 视觉中国/供

>冷泉生态系统研究装置整体介绍

（图片来源：南海海洋研究所）

深蓝世界的挑战

随着人类对深海世界的持续深入研究，冷泉的奥秘不断吸引着全球目光。一方面，冷泉区甲烷气体是温室气体的重要来源，也是未来有潜力成为一次能源的能源，冷泉区甲烷渗漏对全球气候及生态环境具有重要影响，保护冷泉区至关重要；另一方面，冷泉生物有可能合成生物医学上重要的化合物，具有巨大的科学价值。尽管目前科学家已经在冷泉生态系统中发现了600多种生物，而全球对深海冷泉的研究仍然十分缺乏，知之甚少，不过，人类对冷泉及其生态系统的研究从未止步。

2025年2月28日，一项举世瞩目的科研工程——国家重大科技基础设施“冷泉生态系统研究装置”在广州市全面启动建设。冷泉装置预计2030年前后投入使用。冷泉装置将采用“样地实验+陆地模拟，海陆协同、时空互换”的设计思路，建设面向冷泉生态系统的深海载人驻守型海底实验室与陆基保真模拟设施相融合的国际领先研究装置，支撑冷泉生态系统发育、化能合成生物演替和甲烷物态演化及其环境效应研究，将为人类探索深海冷泉的奥秘开启全新篇章。

海洋是地球上重要的资源之一，同时，海洋也是地球上脆弱的生态系统之一。随着人类活动的不断增加，处在深海世界的冷泉生态系统也面临着前所未有的挑战。过度开发冷泉资源，会对深海生物栖息地产生破坏，加快深海生物的灭绝，也会导致可燃冰快速释放。可燃冰崩解将会释放大量甲烷进入海水和大气，引起海水酸化，加剧全球气候变暖，对全球气候环境造成威胁。如何保护生命的摇篮，在开发和保护之间找到平衡之道，成为当前亟待解决的问题。

深海冷泉的无穷奥秘正期待着更多的科学家和研究者能够投身于这一领域，探索海洋的奥秘，在这片深海的“绿洲”中，我们将揭开更多生命的秘密，为人类社会的可持续发展作出贡献。

作者： 尹永会 吴 硕 张 晶

编辑： 张佳楠

排版： 张佳楠

审核： 刁淑娟

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