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◎本報(bào)記者 宋迎迎 通訊員 王 敏

7月6日，記者從中國(guó)科學(xué)院海洋所獲悉，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《地球物理學(xué)研究雜志—海洋》以封面文章形式報(bào)道了該所的最新研究成果。中國(guó)科學(xué)院海洋所的科研人員通過開展原位綜合定量探測(cè)和微生物組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)在全球廣泛分布的火山—熱液系統(tǒng)中富含氫氣，并且孕育了可利用氫氣的微生物群落。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于探索生命起源具有重要意義。

深海火山—熱液系統(tǒng)主要由海底巖漿揮發(fā)性氣體與海水直接混合或者海底火山爆發(fā)形成，是一種典型的“白煙囪”，在全球分布廣泛。火山—熱液系統(tǒng)也孕育了獨(dú)特的生物群落，但是其生物代謝過程與流體之間的關(guān)系尚不明確。傳統(tǒng)的“先取樣后常溫常壓分析”方式會(huì)使熱液流體組分和參數(shù)發(fā)生明顯變化，因此開展原位探測(cè)、獲取流體原位參數(shù)是研究二者關(guān)系的重要手段。

中國(guó)科學(xué)院海洋所張?chǎng)螆F(tuán)隊(duì)和孫黎團(tuán)隊(duì)合作，以西太平洋馬努斯弧后盆地DESMOS火山口發(fā)育的火山—熱液系統(tǒng)為研究靶區(qū)，利用“發(fā)現(xiàn)”號(hào)水下纜控潛器在溫泉(Onsen)噴口區(qū)和本航次中新發(fā)現(xiàn)并命名的發(fā)現(xiàn)(Faxian)溢流區(qū)，分別開展原位拉曼綜合探測(cè)以及流體、生物保真取樣。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由安山巖組成的Onsen噴口區(qū)形成的超酸性高溫流體含有大量氫氣，濃度高達(dá)8.56毫摩爾/千克。而同一火山口的Faxian溢流區(qū)的中性低溫流體卻不含氫氣而富含硫化氫，濃度為7.78毫摩爾/千克。針對(duì)這一特殊現(xiàn)象，研究團(tuán)隊(duì)基于上述原位定量結(jié)果和熱力學(xué)模擬計(jì)算，認(rèn)為兩個(gè)區(qū)域由于海水混合程度的差異發(fā)生了不同的流體—巖石相互作用。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，Onsen噴口區(qū)和Faxian溢流區(qū)存在不同的微生物群落，Onsen噴口區(qū)的微生物可以利用氫氣，而Faxian溢流區(qū)的微生物主要通過氧化硫化氫獲取能量，這表明在火山熱液系統(tǒng)中，即便是同一巖漿來源的流體也會(huì)孕育不同的微生物群落。

上述研究發(fā)揮了深海激光拉曼原位定量探測(cè)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了海洋探測(cè)技術(shù)、海洋地質(zhì)學(xué)、海洋生物學(xué)的交叉融合。本航次基于激光拉曼原位定量探測(cè)技術(shù)，首次報(bào)道了火山作用主導(dǎo)的超酸性火山—熱液系統(tǒng)的氫氣濃度可達(dá)毫摩爾級(jí)，并為其孕育的化能生態(tài)系統(tǒng)提供了重要物質(zhì)來源。以往富氫氣流體主要是由超基性巖和基性巖發(fā)生蛇紋石化反應(yīng)形成，大西洋失落之城(Lost City)海區(qū)的堿性熱液系統(tǒng)由于蛇紋石化反應(yīng)產(chǎn)生了大量氫氣，這為早期生命提供了重要生存場(chǎng)所。但是全球堿性熱液系統(tǒng)目前僅存在于大西洋失落之城海區(qū)，不具普適性，而地球早期海底火山作用頻繁，孕育了廣泛分布的酸性火山—熱液系統(tǒng)，因此上述研究對(duì)探索生命起源具有重要的啟示意義。