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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(xué)院海洋所獲悉，國際學(xué)術(shù)期刊《地球物理學(xué)研究雜志—海洋》以封面文章形式報道了該所的最新研究成果。中國科學(xué)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(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、獲取流體原位參數(shù)是研究二者關(guān)系的重要手段。

中國科學(xué)院海洋所張鑫團(tuán)隊和孫黎團(tuán)隊合作，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。針對這一特殊現(xiàn)象，研究團(tuán)隊基于上述原位定量結(jié)果和熱力學(xué)模擬計算，認(rèn)為兩個區(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的優(yōu)勢，實現(xiàn)了海洋探測技術(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技術(shù)，首次報道了火山作用主導(dǎo)的超酸性火山—熱液系統(tǒng)的氫氣濃度可達(dá)毫摩爾級，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)，因此上述研究對探索生命起源具有重要的啟示意義。

來源：科技日報