人們曾經以為，永恒黑暗的深海是沒有運動、沒有生命的死寂世界。隨著探索的深入，人們發現深海不但地形起伏，充盈著水流和生命活動，而且充滿了想象不到的奧秘。
深海底部的雙向運動
深海熱液是20世紀海洋科學的重大發現之一，包括高溫熱液和低溫熱液。
1979年，美國的載人深潛器“阿爾文”號在東太平洋進行深潛考察時，發現海底有2米高的“黑煙囪”向上噴出滾滾濃煙。原來，這是滲入地殼的海水與上升的巖漿接觸后，形成的富含金屬元素的熱液，即深海熱液。350℃的高溫熱液向上噴出，在遇到海水冷卻沉淀后，所含的硫化物形成了像“黑煙囪”一樣的景觀。人們由此推測，深海熱液是巖漿活動的副產品。此后，又經過30年的探測，全球累計發現500多處活動的熱液口，其中，一半分布在板塊擴張的大洋中脊，一半分布在板塊俯沖的火山弧一帶。
除了巖漿活動，上地幔的橄欖巖在洋中脊或者俯沖帶出露，與海水發生化學反應，也能產生熱量而引起熱液活動。不過，這種熱液溫度只有40℃到90℃，被稱為低溫熱液。2000年，“阿爾文”號在大西洋中脊附近發現了方解石等構成的“白煙囪”。“白煙囪”就是低溫熱液的產物，可以形成10米到60米的尖塔。
比深海熱液分布更廣的是冷泉，也就是天然氣水合物的甲烷泄出口。在深海海底高壓低溫的條件下，甲烷很容易被包在水冰分子里，形成天然氣水合物（可燃冰）。但是水合物在海底并不穩定，溫度壓力稍有變化就會放出氣體，形成冷泉。
熱液和冷泉從海底自下而上向海水輸送物質，海水自上而下向地殼滲透、海底板塊向下俯沖，在深海海底形成雙向運動的物質和能量交換。
地球的第二生物圈
熱液生物群也是20世紀海洋科學的重要發現之一。1977年，也就是發現“黑煙囪”的兩年前，人們在東太平洋發現了熱液生物群。熱液動物中，有螃蟹，有30厘米長的白色大貝殼，還有長著紅色鰓狀羽、成簇生長的管狀蠕蟲，等等。管狀蠕蟲沒有消化器官，也沒有口和肛門，以體內共生的硫細菌進行化學合成為生。在無陽光、無養分的大洋深處，熱液生物群生存的基礎是細菌。細菌依靠熱液的熱量和深源的硫化氫，通過化學合成制造有機物，支撐管狀蠕蟲等熱液生物的生存。管狀蠕蟲引來以它們為食的軟體動物和魚類，又為微生物提供生存條件。就這樣，深海水底的“黑暗食物鏈”得以形成。熱液生物群的發現，顛覆了人們過去對生命必須依靠太陽才能生存的基本認識。1983年，墨西哥灣深海海底，在水溫只有4.5℃的冷泉口發現了管狀蠕蟲簇，伴有成堆的貽貝、小蝦和海參等，也形成了與熱液口類似的“黑暗食物鏈”。
深海探索發現，不僅太陽可以通過葉綠素的光合作用在氧化環境下制造有機物，形成人們熟知的“萬物生長靠太陽”的生物圈；在黑暗的深海海底，還存在依靠地球內部的地熱能，通過微生物的化學合成作用，在還原環境（即沒有氧氣的同時存在大量還原性物質，如甲烷、硫化物等）制造有機物的第二生物圈。這個發現，對人們認識和探索生命起源和地外生命產生了重大影響。
深入海底探索地球內部
地幔占地球體積的4/5、地球質量的2/3。但是，隔著地殼，至今誰都沒有見過原位地幔的真面目。大陸地殼的平均厚度為30千米左右，大洋地殼的平均厚度只有7千米左右，而深海地殼的平均厚度只有大陸地殼的1/5，所以，可以說深海底是距離地球內部最近的地表。尤其是洋中脊和俯沖帶深海溝，是地球內部和表層交換物質和能量的通道，也是人類探測地球內部的最佳切入點。
早在60多年前，學術界就曾經發起過鉆穿地殼、探索地幔的“莫霍計劃”，但由于對技術和經費要求過高，直到今天這項計劃還是地球科學界未圓的夢。近年來，深入海底探索地球內部的需求和呼聲逐年增長。地球系統科學理論把地球看作“牽一發而動全身”的完整系統，強調研究地球表層和深部的相互作用，認為地球內部的水、碳循環和地球表層是相互連接的，而且儲量遠超地球表面。可以相信，隨著科學研究的深入，從深海探索地球內部會成為科學界的熱點，人類對深海和地球的認識將進一步拓展。
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（策劃：劉名美 審核：李艷玲）
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