在廣袤神秘而人類難以抵達的深海，是一片荒蕪的禁區(qū)還是充滿生機的樂園呢？

過去人們通常認(rèn)為，在陽光無法到達的深海，生命是難以存活的。然而，隨著研究的深入，20世紀(jì)70年代科學(xué)家在海底相繼發(fā)現(xiàn)了熱液和冷泉噴口，并且觀察到在噴口附近常常伴生著繁茂的生物群落。

萬物生長靠太陽。在沒有陽光的深海，繁茂生物群落的物質(zhì)和能量又從何而來呢？

奇異的海底景觀：“海底煙囪”和冷泉

聽說過“海底煙囪”嗎？在伸手不見五指的深海里，一股股“黑煙”咕咚咕咚從地下冒出來，就像大煙囪一樣。這，就是熱液噴口，俗稱“海底煙囪”。實際上，這不是煙霧，而是被加熱的海水?dāng)y帶地層深處的物質(zhì)從滲漏口泄露到周圍海水中，滲漏流體中的硫化物會逐漸在噴口附近形成煙囪體。

跟熱液想對，還有“冷泉噴口”，也就是地層深處的烷烴氣體從底層沉積物中沿滲漏通道向上運移并進入海水形成的。

由此可見，海底噴出的熱液和冷泉將地層深處的物質(zhì)釋放到近海底，為化能合成細(xì)菌提供碳源和能量來源，從而形成了繁茂的深?；芎铣缮鷳B(tài)系統(tǒng)。

海底熱液和冷泉是連接巖石圈、水圈以及生物圈的物質(zhì)能量通道，在全球范圍內(nèi)的元素循環(huán)、地球生命起源、全球氣候變化等關(guān)鍵科學(xué)領(lǐng)域都具有極為重要的研究價值。

科學(xué)家如何探測熱液和冷泉

隨著水下潛器以及深海原位探測技術(shù)的發(fā)展，越來越多的科學(xué)家選擇將深海探測裝備搭載水下潛器（如有纜遙控機器人、載人潛水器、水下自治機器人等）下潛到熱液、冷泉噴口附近，進行抵近原位探測。然而，這些取樣樣品一旦到了陸地，某些特定的成分如甲烷、硫化氫等，會隨著外界溫度、壓力、氧化還原條件的改變揮發(fā)或者分解了。更糟糕的是，即便是通過保真取樣獲取的樣品，其中的成分與原位真實濃度相差也極大。

那么，有沒有更好的方法呢？

現(xiàn)在，光譜技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于深海冷泉、熱液區(qū)域探測。光譜技術(shù)具有無需對樣品進行預(yù)處理、無損、可多組分同時探測等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于深海目標(biāo)物的原位探測領(lǐng)域。尤其是拉曼光譜技術(shù)，已經(jīng)成為近幾十年來在深海冷泉、熱液區(qū)域應(yīng)用最廣泛的原位探測技術(shù)之一。

但是，隨著對深海熱液和冷泉系統(tǒng)研究的深入，科學(xué)家逐漸認(rèn)識到深海熱液和冷泉活動在時間和空間上都具有強烈的不均勻性。針對這一問題，中國科學(xué)院海洋研究所近海底地質(zhì)過程課題組研發(fā)了深海多通道激光拉曼光譜儀，為解析冷泉生態(tài)系統(tǒng)生物群落變遷、生活史演替、種群補充機制等重要基礎(chǔ)生物學(xué)問題及其與環(huán)境之間的合作關(guān)系提供了重要的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。

多通道拉曼光譜探測系統(tǒng)與以往研發(fā)的深海激光拉曼光譜探測系統(tǒng)的不同之處是，通過光切換開關(guān)實現(xiàn)了對激光器、光譜儀和光電傳感器的分時復(fù)用。

同時，這也將成為回答冷泉關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)與上層水體水動力過程、地質(zhì)活動關(guān)系等科學(xué)問題的金鑰匙，有望產(chǎn)出一批重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，提升我國深海冷泉、熱液研究領(lǐng)域的國際影響力。