科學家發現目前最深的化能合成生態系統和甲烷儲庫

近日，由中國科學院深海科學與工程研究所主導的國際研究團隊，在西北太平洋的千葉-堪察加海溝和阿留申海溝發現了一個驚人的海底生態系統——在深度達到9,533米的深淵海底，存在著目前已知最深的化能合成生命群落及伴生地質流體活動。

科研團隊利用“奮斗者”號載人潛水器，揭示了全球海洋最深地帶——深淵帶中延綿蓬勃生長的化能合成群落和巨大甲烷儲庫。這些生命不依賴陽光獲取能量，而是利用地質流體中的化學反應獲取新陳代謝所必需的能量。這一發現不僅挑戰了關于生命在極端深度生存能力的傳統認知，更為探討深海碳循環的復雜機制提供了全新視角。

深淵是指深度在6,000米至近11,000米之間的海溝區域，通常形成于板塊俯沖帶。雖然科學界長期推測化能合成群落可能廣泛存在于深淵區域，但此前實際發現的案例屈指可數。

該研究首次在深達9,533米的極端深度以及跨越2,500公里的廣闊海溝底部，直接觀測到世界上分布最深、分布規模最大的化能合成生命群落。這些群落主要由管狀蠕蟲和雙殼類軟體動物組成，它們依靠沿著斷層上涌的富含硫化氫和甲烷的流體維持生命。這一研究發現了化能合成生命新物種，后續研究有可能揭示全新的代謝途徑和極端壓力適應機制。

該研究對理解地球深部碳循環具有深遠意義。通過地球化學分析，研究人員發現這些環境中的甲烷實際上是由沉積層深處的微生物活動產生的。這表明，在深淵海底之下存在著一個前所未知的、龐大活躍的深部生物圏，不斷將由沉降有機質分解而來的二氧化碳轉化為甲烷。因此，這一過程可能封存了大量的從上層海洋沉降的有機碳，并以天然氣水合物等形式在深淵海底形成規模巨大的甲烷儲庫，挑戰了傳統的深海碳循環和碳收支模式。

這一發現也直接挑戰了“深淵生態系統主要依靠從海洋表層沉降的有機顆粒和動物殘骸維持”的傳統觀點。相反，研究證明，化能合成生命可能在深淵生態系統發揮著更重要的作用，并深刻影響著深淵生態系統結構。在此發現的基礎上，研究人員提出了“化能生命長廊”假說——化能合成生態系統在深淵的分布可能遠比目前發現的更為廣泛，有望在全球范圍內形成一條沿構造活動活躍、有機質豐富的海溝底部分布的“化能生命走廊”。

此次研究是“全球深淵探索計劃”（GHEP）的重要組成部分。這項為期十年的國際科研計劃由深海所主導，旨在利用最先進的深潛技術揭開地球深淵無人區的奧秘。

相關研究成果發表在《自然》（Nature）上。

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