海洋日专题|“海马冷泉”：深蓝世界的生命交响曲

　　深海，国际上的标准定义是指1000m及大于1000m水深的区域。我们生活的地球表面有71%是海洋，其中深度大于1000m的深海约占75%。深海具有理化环境独特的极端条件（黑暗、高压、低氧、富集重金属等物质），以往长期被认为不适合生物生存。直到1977年“阿尔文”号在东太平洋的加拉帕戈斯群岛海域2500m热液喷口周围发现了大量的蠕虫、蛤类及贻贝等底栖生物群落，该观念被彻底打破。

　　因受地质构造、水文动力、复杂地形和特殊理化环境的影响，深海环境与陆地及光照区的浅海海域有着截然不同的生物群落组成且孕育着特有的生物群落。例如，与浅海依赖光合作用产生的初级生产力相比，深海的化能自养微生物可以在黑暗的环境氧化甲烷、硫化氢等还原性物质释放能量合成有机物，并为深海贻贝、蛤类等提供食物来源，也被称为“黑色食物链”。而“海马冷泉”活动区就存在着这样的一片“生命绿洲”。

　　在特定的温度和压力下，海底储存的天然气水合物和天然气会达到一种相对平衡状态，使得天然气从海底深处沿着一定的通道以喷涌或渗透方式溢出，并产生一系列物理、化学和生物作用。由于形态酷似陆地上的泉口，温度一般在3-5摄氏度，相较于人类早期发现的深海“热泉”（又称海底热液）的温度要低得多，所以科学家称其为“冷泉”。

图2 “海马冷泉”底甲烷喷溢

图3 “海马冷泉”活动区自然出露的天然气水合物

　　冷泉渗漏的物质主要包含水、以甲烷为主的碳氢化合物、硫化氢等物质，而这些物质作为最基本的“食物来源”，供养着一大批海底生物。“冷泉”活动区内海底生命极度活跃，它不同于由光合作用驱动的陆地及浅海生态系统，“冷泉”生态系统主要依靠化能自养微生物，通过分解甲烷、硫酸盐等化学物质，为丰富多样的深海生物提供源源不断的养料，相比于其他荒芜的深海海底，它就像深海“沙漠”里的“生命绿洲”。

　　“海马冷泉”位于琼东南盆地西部海域，总体呈东西向条带状展布，水深为1350m至1430m，面积约为618平方千米，其中已经探查发现有冷泉活动的区域约为350平方千米。它是中国地质调查局广州海洋地质调查局于2015年在天然气水合物资源探查工作中，使用自主研发的4500米级“海马”号无人遥控潜水器（ROV）首次在南海北部陆坡西部发现的巨型活动性“冷泉”。2016年6月，中国地质调查局正式发布这一重大发现并将该巨型活动性冷泉区命名为“海马冷泉”。

　　通过连续9年的多手段调查研究结果表明，“海马冷泉”具有独特高度丰富的大型底栖生物群落。这些底栖生物主要包括：生态系统初级生产者——化能自养生物；初级消费者——深海贻贝、伴溢蛤、管状蠕虫等；次级消费者——帽贝、螺类、海参、海蛇尾、潜铠虾、阿尔文虾、蜘蛛蟹，海葵等；三级消费者——章鱼、大王具足虫等深海肉食性物种。同时“海马冷泉”还存在众多不同于西太平洋和印度洋海底冷泉的生物新种，更是开展地球深部生物圈、全球碳循环和环境变化等前沿科学研究的重要窗口。

图4 “海马冷泉”上的管状蠕虫

图5 “海马冷泉”上的贻贝、海蛇和未定名贝类

　　“海马”号无人遥控潜水器（ROV）是国家863计划海洋技术领域“4500米级深海作业系统”重点项目的主要科研成果，也是我国自主研制的首台4500米级深海无人遥控潜水器系统，更是我国迄今为止投入应用系统规模和下潜深度最大、国产化率最高的深海无人遥控潜水器系统。“海马”号ROV身长4米、宽2.1米、高2.6米、重5吨，是一种可以在水下远程操控的大型机械装置，它由地面控制中心通过电缆与水下设备连接，实现对水下作业的精确控制，具备4500米作业级无人遥控潜水器控制系统、重型升沉补偿器、4500米级浮力材料、4500米级升降装置和系列化作业工具等核心技术。“海马”号ROV的用途非常广泛。它可以帮助我们进行海洋地质勘探，寻找矿产资源；可以协助科学家进行海洋生物研究，探索深海生态系统的奥秘；它还可以参与海上救助、水下考古等广泛领域。

　　ROV的拥有一双“眼睛”，即高清摄像头，它可以将深海的景象实时传输回地面，让我们能够看到那些平时难以触及的神秘世界。ROV的“手”则是机械臂，可以执行各种复杂的操作，比如采集岩石样本、修复海底管道等。垂直推进器、水平推进器是ROV的“脚”，推进器产生推力，实现前行、后退、上升、下降等动作。同时ROV本身自带的各种传感器，就像是它的“皮肤”，可以实时监测周围环境的变化，如温度、压力、水流等，为操作者提供准确的信息。

图6 “海马”号ROV的组成

图7 “海马”号ROV工作示意图

　　未来，ROV将进行水下高精度定位及三维成像功能升级改造，未来可有效支撑水下三维场景的构建和水下工程施工数字孪生技术搭建，更好助力我国深海探测装备高科技自立自强。