新知丨此烟囱非彼烟囱——海底神奇黑烟囱

中科院之声   2017-08-13 11:12

新知丨此烟囱非彼烟囱——海底神奇黑烟囱此烟囱非彼烟囱

——海底神奇黑烟囱

烟囱?黑烟囱?工业?重工业?

No no no !

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黑烟囱是指海底富含硫化物的高温热液活动区,它的名字由来与其形成的现象和表现的外观有关,即热液喷出时形似 “黑烟”,同时在其周围形成的硫化堆积物呈上细下粗的圆筒状。

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现代海底黑烟囱的研究始于 1979 年,当时美国的阿尔文 ( Alrin) 号载人潜艇(如下图:)

新知丨此烟囱非彼烟囱——海底神奇黑烟囱新知丨此烟囱非彼烟囱——海底神奇黑烟囱在东太平洋中脊的轴部发现了数十个冒着黑色和白色烟雾的烟囱,约 350°C 的含矿热液从直径约 15cm 的烟囱中喷出,与周围海水混合后很快产生沉淀变为 “黑烟”, 沉淀物主要由磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜与铁的硫化物组成。周边的水由于含有硫,水银而含有毒性。酸性也极高(PH约为2)。

新知丨此烟囱非彼烟囱——海底神奇黑烟囱之后,大西洋、印度洋、北冰洋及西太平洋弧后盆地也发现了许多黑烟囱及其热液硫化物,而东太平洋洋隆和大西洋洋中脊的黑烟囱研究程度相对较高。人们一直以为深深的海底毫无生机,然而这里的热液烟囱之上却聚集了大量的生物,这在当时的地球科学界和生命科学界都引起了巨大轰动效应: 一方面,海底黑烟囱直接暴露出了正在进行热水喷流这一成矿地质作用,拉开了现代海底热水活动与金属硫化物沉积成矿研究的序幕; 另一方面,海底黑烟囱周围极端恶劣的生态环境竟分布着可观的特殊的生物群落这一令人难以置信的事实发现,颠覆了人们对生命现象的认识:这个环境如此恶劣、极端的物理化学条件,几乎没有任何的食物来源,要如何解释这些还未知的物种的存在与繁殖?

新知丨此烟囱非彼烟囱——海底神奇黑烟囱在涌出的热液周围,微生物利用溶解的盐中的化学能进行初级生产。这些微生物同时构成了食物链的第一环,为初级消费者提供食物。因而,这个生命的绿洲的四周围绕着大型的蠕虫、长约30cm的蚌类、蟹类等等。蚌类中的细菌从硫化氢中吸取能量。一些蠕虫形成血红蛋白,因此它们可以在极度缺氧的环境中呼吸,把硫化物固定下来,而硫化物对大多数生物而言是一种有毒物质。

新知丨此烟囱非彼烟囱——海底神奇黑烟囱黑烟囱与它周围数目众多的生命表明,除了已知的生命,世界上还有其他形式的生命,有氧环境和无氧环境中(细菌发酵)的生命。黑烟囱成为了解地球上生命形成条件的一扇新的窗口。

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