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◎本報記者 宋迎迎 通訊員 王 敏

7月6日，記者從中國科學院海洋所獲悉，國際學術期刊《地球物理學研究雜志—海洋》以封面文章形式報道了該所的最新研究成果。中國科學院海洋所的科研人員通過開展原位綜合定量探測和微生物組學分析，發現在全球廣泛分布的火山—熱液系統中富含氫氣，并且孕育了可利用氫氣的微生物群落。這一發現對于探索生命起源具有重要意義。

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

中國科學院海洋所張鑫團隊和孫黎團隊合作，以西太平洋馬努斯弧后盆地DESMOS火山口發育的火山—熱液系統為研究靶區，利用“發現”號水下纜控潛器在溫泉(Onsen)噴口區和本航次中新發現并命名的發現(Faxian)溢流區，分別開展原位拉曼綜合探測以及流體、生物保真取樣。結果發現，由安山巖組成的Onsen噴口區形成的超酸性高溫流體含有大量氫氣，濃度高達8.56毫摩爾/千克。而同一火山口的Faxian溢流區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。針對這一特殊現象，研究團隊基于上述原位定量結果和熱力學模擬計算，認為兩個區域由于海水混合程度的差異發生了不同的流體—巖石相互作用。

研究團隊進一步分析發現，Onsen噴口區和Faxian溢流區存在不同的微生物群落，Onsen噴口區的微生物可以利用氫氣，而Faxian溢流區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中，即便是同一巖漿來源的流體也會孕育不同的微生物群落。

上述研究發揮了深海激光拉曼原位定量探測的優勢，實現了海洋探測技術、海洋地質學、海洋生物學的交叉融合。本航次基于激光拉曼原位定量探測技術，首次報道了火山作用主導的超酸性火山—熱液系統的氫氣濃度可達毫摩爾級，并為其孕育的化能生態系統提供了重要物質來源。以往富氫氣流體主要是由超基性巖和基性巖發生蛇紋石化反應形成，大西洋失落之城(Lost City)海區的堿性熱液系統由于蛇紋石化反應產生了大量氫氣，這為早期生命提供了重要生存場所。但是全球堿性熱液系統目前僅存在于大西洋失落之城海區，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，因此上述研究對探索生命起源具有重要的啟示意義。

來源：科技日報