神秘的海底黑烟囱
大洋底黑烟囱的发现
在南美洲厄瓜多尔以西1000千米的赤道太平洋上，耸立着一组群岛，由13个大岛和几百个小岛组成。这就是有名的加拉帕戈斯群岛，又叫科隆群岛。它以众多的火山而闻名于世。
1977年，屡建奇功的“阿尔文”号深潜器来到加拉帕戈斯群岛，这只小巧的“阿尔文”号，是美国的深海科学考察深潜器，由于多次执行深潜的任务，以及曾从3100米的海底打捞上来一颗失落的氢弹而闻名。它的长度虽不满7米，设备却十分先进。尤其是那只能干的机械手，和直径2米多、壁厚仅5厘米的耐高压球形舱室，试验时能经受680多个大气压力，更提高了它的声誉。与它一起的那艘庞大的双体船叫做“鹿鹿”，是“阿尔文”号的母船，负责“阿尔文”号的后勤支援工作。当深潜器下降到3000米深处时，深潜器开始发热，舱室内的人开始汗流浃背。在正常情况下，水中温度应在4℃左右，潜水员穿的防寒服这时全变成累赘。原来，从海底裂谷的裂隙中冒出了一股灼流，热水蒸得他们十分难受，为了安全起见，深潜器只好无功而返。
1979年1月，美国的科学家们在国家科学基金会的支持下，选派了一名海洋地质学家、一名生物学家和一名化学家，乘坐“阿尔文”号深潜器再次潜到加拉帕戈斯群岛附近的海底裂谷。“阿尔文”号的探照灯把裂谷照得通明，只见绝壁之上，巨石像浮雕似的森然罗列，有的像撑开的雨伞，有的像舒展的轻纱，有的则像一根根石笋，奇形怪状，千姿百态，真有鬼斧神工之妙。然而科学家们的目光却一下被裂谷里那一字排开的几座大“烟囱”吸引住了。这些“烟囱”高度大都在2～6米，最高达35～40米，从“烟囱”里不断冒出黑水来。科学家设法把一根镶有温度计的塑料棒插入“烟囱”，转眼之间塑料棒就熔化了，原来这里热液的温度高达350℃。喷涌出的是强酸性高温水，与中偏碱性的寒冷海水截然不同。他们事后形容这时的景象说，“就像老式火车爬坡那样，突突地冒着浓烟”，“又像30年代的工业区，林立的烟囱到处都在冒着浓烟”，“更像开足的救火龙头，喷射着有力的水柱”。
除此之外，1974年以来，“西安纳”号、“安吉斯”号（海底摄影机拖运器）也在太平洋隆起部分，发现了许多大小不一的、由海底热液中的物质析出沉淀而成的地热丘，有的地热丘顶部还有高约5～10米的石柱。每一个地热丘都是一个海底热液的喷出口。同样，在东太平洋中脊北纬21°附近，在一条长7千米、宽200～300米的范围内，竟发现有25个热泉喷口，其中有的温度高达400℃以上。圆形喷口直径1～5米。同年，科学家们还潜入加利福尼亚外的海底，见到几十处滚烫的泉水从海底裂口中涌出，水温高达300℃。要不是海底深处受到上覆水层的巨大压力，那里的海水就会沸腾了。更有趣的是，1978年“西安纳”号还在洋隆脊顶发现了几个固结了的“熔岩湖”，这些熔岩湖长达数百米，深达5米多。有的熔岩湖表面一些地方发生下陷，形成了一个又大又深的坑。
美国俄勒冈州立大学海洋地质学家杰克·达蒙德领导的小组，在西雅图以西500千米处胡安-德富卡洋脊海底发现一个海底热泉，温度达405℃～540℃，是目前发现的温度最高的海底热泉。
迄今已在太平洋相继发现了80多处热泉喷口。
黑烟囱——海底一道风景线
毗邻印度洋的红海素有奇海之称，最令人捉摸不透的是海口沸腾之谜。早在20世纪60年代，科学家们就在红海底发现了四座“烟囱”，这些“烟囱”又深又长，宽仅数米。科学家们称之为“海底深洞”。从“深洞”里溢出的热水温度高达56℃。在“烟囱”附近也生活着一些奇异的生物群落。科学家还在位于红海的海特兰蒂斯海渊的200米深海底，发现水温为59.2℃，但盐度却达257，为大洋7倍的海底盐泉。
在大西洋中也有多处发现有神秘的黑水，法国海洋开发研究所科学家发现亚速尔群岛（葡萄牙）水下2500米深处的一个名叫彩虹的地方有大量的黑水涌上来。法国“诺蒂尔”号水下探测器和美国“阿尔文”号水下探测器联合进行探测。
伊夫·富凯是法国海洋开发研究所科学考察队的负责人、海洋勘探的“老兵”。他在“阿尔文”号水下探测器旁边同步下潜。在清澈透亮的海水中下潜了一个小时后，他进入了黑水层。他难以相信自己的眼睛：“水是那么脏，即使在探测器最强的光线下也无法看清10米以外的东西。比最讨厌的浓雾还让人厌烦！”借助渗透进来的极其微弱的光线，他画出一幅犹如工业污染最严重时期工厂烟囱林立的背景图。这股黑色的水流可以扩展到方圆好几千米。更糟的是这些从地球内部吐出的“呕吐物”充满了金属，与它相比，地面上工厂中最有害的黑水也无法与其匹敌。
据计算，这个地方大概长250米、宽60米，一共有30来个这种黑色“烟囱”群。这些“烟囱”喷口的水温为360℃，高度大都为3～17米。
为了确定这些“烟囱”喷射出的水流的准确成分，潜水员们借助钛制注射器抽取了样品。
海底黑烟囱是怎么来的？有人说它是海底撕裂的伤口中流出的物质，这是真的吗？
大洋中脊是黑烟囱诞生的地方
大洋底部重要的特征是巨大“山脉”，它们蜿蜒曲折时断时续穿过四大洋。它起自北冰洋，纵贯大西洋中央，高出洋底1～2千米以上，从北向南达1.2万多千米，并且基本上重复着大西洋的“S”形走向；然后向东北插到印度洋中部，又从印度洋中部向东南与南太平洋的洋脊衔接，再转向东北到太平洋东部沿岸为止，成为环球山系，总长度约7.5万千米，约相当于地球周长的2倍。这条洋底大山，称为洋中脊。洋脊的规模超过陆地最大山系。
从大洋中脊的剖面来看，由坡底到山顶的垂直距离为2～3千米，坡面的宽度为1500千米左右，顶部宽为30～50千米，还有深度为1千米左右的裂谷。该裂谷除局部地段有基岩裸露外，几乎全部被沉积物所覆盖。
科学家认为，大洋中脊就是海底裂开的地方，深处的熔岩涌出，形成新的玄武岩洋壳。这种新生的玄武岩洋壳有许多断裂和孔洞，海水可以从中渗透到壳内部，并从玄武岩浆中吸取热量，同时还发生化学反应，并把一部分物质溶解到水中，其中主要有金、银、汞、铜、铁、铋、砷、铂、钯、石墨、金刚石和硫磺等，还有少量几种气体和含量甚微的液体元素（汞）。这些物质从玄武岩中转移到热海水中。这样的海水从裂口中喷出就形成了海底热泉。这种热泉中有许多矿物质，金属硫化物或氧化物，沉淀在热泉喷口周围，天长日久便形成了一座座“烟囱”。大洋中脊就是海底热泉产生的理想场所。
黑烟囱，是高温水中的金属遇冷沉淀形成的
令人惊奇的是，在360℃的高温下，海水并不沸腾，这是因为2500米深处的压力是水面的250倍。因此，这里水的沸点超过了400℃。这些水在离开“烟囱”之前是透明的，但是，离开烟囱之后，海水就变成黑色的。富凯解释说：“这是因为离开‘烟囱’之后，水温骤然下降，热液中所含丰富的重金属（白金、银、铜、锌、铅、锰、镍、钴）和大量的硫化铁矿物质便先后沉淀出来，从而影响海水的透明度。
“黑烟囱”为平顶的圆锥形，结构几乎完全对称，“烟囱”壁是它的主体。“烟囱”壁由内、外两层组成，内层为块状铜-铁硫化物，周围以硬石膏（CaSO4）为主。根据硫同位素资料分析，“黑烟囱”中的硬石膏来源于海水，是由喷发出来的热液体加热周围海水，而使硫酸钙（CaSO4）达到饱和而沉淀下来。一旦“黑烟囱”的硬石膏壁发育到一定程度，就会使热流液体不能广泛地与海水混合。于是，铜-铁硫化物开始生长成为“烟囱”的内层。这时，“烟囱”既通过硬石膏的沉淀向内生长，还通过硬石膏的增生和后来被硫化物取代而向外生长，最终形成几十米高的颇为壮观的海底“黑烟囱”。
奇特的运动和矿物环境
海底黑烟囱出来的不是烟尘，而是热水，密度低于周围环境的热水，快速上升，同时在低层流作用下进行扩散混合。只要热泉存在，这种扩散就不会停止。但是扩散速度远远小于陆地工厂中的浓烟扩散。据计算，一天当中也只能扩散1～2千米。据科学家估算，1000万年来，约有当今大洋所涵纳的全部海水渗透到这些岩缝中，然后携带着大量气体和金属以热水形式回到地壳外面，改变着海水的化学成分，也向大气中释放了大量的二氧化碳。这些热矿泉对海洋到底产生什么影响？对大气中二氧化碳形成和气候变化起到什么作用？这将是古海洋学家和气候学家的任务。
富含矿物质的冰冷的海水渗入岩缝达数千米之深。在周围灼热岩浆的作用下，海水急剧升温膨胀，并夹带着从岩矿中溶解析出的大量气体和金属矿屑喷涌而出，构成了海底热泉奔腾咆哮的动人奇观。大自然的鬼斧神工，使海底“烟囱”周围变成了富饶的海底矿床。那林立的“烟囱”是各种矿物质经长期沉淀堆积而成。这就是为什么红海海底具有海洋中最丰富的高品位金属矿藏的道理。不久的将来，这些矿藏将为人类所利用。现在，有人突发奇想，试图将海底这些具有特异功能的细菌派往太空，将火星等星球改造成适合人类居住的人间天堂呢！
关于海底热喷泉的存在机制，大多数人认为是海水透过裂缝渗入地壳下面，受热上升，但这只是一个猜想。现在已经有一个边缘学科，就是研究这种热水形成机制。其中一种假设是：随着大洋地壳的运动，大洋底含水的泥土在海沟处下滑嵌入地壳深处，在那里加压变质，其中水并没有排出。然后随着这种变质的塑性流一块向大洋中心运动，在大洋中脊处上升，在压力减小时，其中水就再分化出来，从裂缝中流出，形成热水喷泉。
黑烟囱周围是生物的殿堂
令人奇怪的是，在这死亡的沸水周围，竟是生物的殿堂。
在喷泉口附近，浮游着各种各样前所未见的奇异生物，有血红色管状蠕虫，有大得出奇的蛤和蟹，还有一些类似蒲公英的生物。
谁能想象得到，在这伸手不见五指的大洋底竟然有这样一个奇异世界！
“大烟囱”造成的污染范围以外，却挤满了不计其数的虾、贝类、蟹类和海参，这里每立方米内生物的数量比陆地上的任何地方都多。
1985年的大西洋海底考察中，初次见到这些怪诞的无眼海虾。
考察队员把这种古怪的海洋生物取名为“海底岩缝中的无眼居民”。人们百思不得其解：无数的海虾，是怎样在滚烫喷涌的热泉周围安然无恙地生存的呢？
后来，将捉到的这种5厘米长的海虾送往伍兹·霍尔海洋研究所生物学家多沃尔处研究。她发现，海虾背脊上灰黑的栉突部位即眼窝处含有一种化学物质。奇妙的慧眼有捕捉微弱光源的能力。倘若如此，显而易见，传感器和发光体对海虾产生两种作用：有助于海虾发觉黑色喷泉及其周围的微生物并防止海虾过于接近热泉。
科学家还在太平洋加拉帕戈斯群岛东南320千米，深度为2600米的海底火山附近，看到大量长达1米的蠕虫（像水族箱的管虫），其中有一条长达3米。上红下白的管状蠕虫，远远望去像一根根塑料软管。它们用白色套管固定在熔岩上，过着密集的群体生活。它们没有眼、口，没有肠子，也没有肛门，仅靠身体顶端捕捉食物。然而在实验室解剖后却发现它们有雌雄之别，很可能是通过把卵和精子排到水里的方法来繁殖的。它们的体内含有血红蛋白，因而血也是红的。
栖居在黑色枕状熔岩空隙中的蛤，血液也是红色的，体长达30多厘米，生长速度比一般蛤快几百倍。它不时开闭那白色的外壳，捕食水中的颗粒状食物。
最忙碌的要算蟹了，这里的蟹比淡水蟹大多了，可谓蟹族中的“巨人”，可惜没有眼睛，但这绝不影响它们爬来爬去。有的蟹还爬到管状蠕虫的躯干上，袭击它们的红色羽状体。这种蟹已习惯于深海的高压，以至于在海面上反而活不长。
此处还有像西瓜般大小的海蚌、还有菜盆似的海念子、手掌大小的沙蚤、状似蒲公英的白蚱。一些叫不上名的浑身尽是毛或周身尽是足的怪物，在探照灯光下翩翩起舞，真是光怪陆离，奇幻无比。
在另一次深海科学考察中，在离南加利福尼亚280千米的海底火山口，深度同是2600米的地方，科学家除了再次发现上述各种生物外，还发现了一种长得很像白鳗的鱼，这便是人类发现的第一种完全不依靠阳光生存的脊椎动物。
与史前文明相遇
库斯奎初进水下洞窟，只觉它绝美无比，可没想到里面却是瑰丽的艺术天地……
职业潜水员昂利·库斯奎35岁，是法国卡西斯市的潜水教练。
几星期前，在摩休奥湾内一片石崩脚下，他无意中潜到一个通道口。当时他未带潜水灯或其他特殊配备在通道里只探索了11米。第二次他深入了40米，发现通道逐渐变宽到2～3米。可是底下的细泥沙一经搅动，就在水中升起，像不透光的厚云层，他只好中途折回去。
数日后的一个早晨，他穿过漫水的岩缝，深入探索了150米。30分钟后，他的头突然露出了水面，他在黑暗中眯起眼，景致之奇，令他瞠目结舌——洞壁颜色白、蓝、赭交杂，钟乳、笋石如林，还有宏伟的石灰岩柱。
