发现古海底“黑烟囱”。

　　“黑烟囱”的形成，是由于新生大洋地壳或海底裂谷地壳的温度较高，海水沿裂隙向下渗透可达几公里，在地壳深部加热升温后，淋滤并溶解岩石中多种金属元素后，又沿着裂隙对流上升并喷发在海底。由于矿液与海水成分、温度的差异，形成浓密的黑烟，海底及其浅部通道内则堆积这些硫化物的颗粒沉积。它们在海底形成具有重要经济价值的多金属（铁、铜、锌、铅、汞、钡、锰、银等）矿产，成为新世纪人类潜在的矿产资源

　　1979年，美国科学家乘“阿尔文”号深潜器，来到东太平洋海隆的加拉帕格斯深海底，海底世界的神奇面目足以让潜水员目不暇接。深潜器继续下沉，深度已经下降至海底1500米以下，潜水员已经来到在海洋的大断裂谷地，这时的海底显得平静而神奇，潜水员透过护目镜观察这个前所未知的海底世界。

　　这里的海底上，耸立着一个个黑色烟囱状的怪物，它的高度一般为2-5米，呈上细下粗的圆筒状，筒状口径约15厘米，从中以每秒几米的速度向外喷出。从“烟囱”口冒出与周围海水不一样的液体。这些液体一开始还是澄清的溶液，不过与周围的海水混合后，很快产生沉淀变为“黑烟”。在全球大洋底长达4万公里的大洋中脊这种“黑烟囱”首尾相接，密集分布。

　　经过科学家的测定研究，这里的温度高达350℃。在“烟囱”区附近，水温常年在30℃以上，而一般洋底的水温只有4℃，可见，这些海底“烟囱”就是海底的热泉。

　　这神奇的景象立即触动了科学家敏感的神经，在如此高温的大洋底处，有活着的生物吗？

　　“黑烟囱”周围的生物不需要进行光合作用

　　科学家进一步考察，发现在“黑烟囱”的喷口周围，不仅有生物，而且形成了一个新奇的生物乐园：有血红色的管状蠕虫，像一根根黄色塑料管，最长的达3米，横七竖八地排列着，它用血红色肉芽般的触手，捕捉、滤食水中的食物。这些管状蠕虫既无口，也无肛门，更无肠道，就靠一根管子在海底蠕动生活。但它的体内有血红蛋白，触手中充满血液。有大得出奇的蟹，没有眼睛，却无处不能爬到；又大又肥的蛤，体内竟有红色的血液，它们长得很快，一般有碗口大。还有一种状如蒲公英花的生物，常常几十个连在一起，有的负责捕食，有的管着消化，各有分工，忙而不乱。这里的生物很有特色，其乐融融，成了真正的“世外桃园”。

　　这里处在水下几千米的海底，没有阳光，不能进行光合作用，没有海藻类植物，这里的动物靠什么生活呢？科学家们研究认为：这里水中的营养盐极为丰富，是一般海底的300倍，比生物丰富的水域也高3-4倍。这里的海洋细菌，靠吞食热泉中丰富的硫化物而大量迅速地蔓延滋生，然后，海洋细菌又成了蠕虫、虾蟹与蛤的美味。在这个特殊的深海环境里，孕育出一个黑暗、高压下生存的生物群落。看来，“万物生长靠太阳”的说法，在这里不适用了。这是科学家们意外的发现。但是，实验表明，这个深海底特殊的生物乐园，生命力是脆弱的，一旦把它们移到海面，在常压情况下，它们一个个都命不久长，死的死，烂的烂，顷刻间土崩瓦解。

　　地球生命是否起源于海底 “黑烟囱”周围？

　　基因测序发现，“黑烟囱”周围的古细菌非常原始，处于生命数源头的位置上，这些细菌极端嗜热，在海底2000—3000米及350℃的高温条件下，它们完成着生命周期的演变。让人费解的是，这些嗜热的细菌是怎么来的？科学家提出了一个大胆的猜想，地球最早的生命形式是否与“黑烟囱”有关？

　　有专家认为，“黑烟囱”是研究地球内部及生命演化的天然实验室。大量的海底调查研究发现，黑烟囱周围还是化学能自养生物群落的唯一栖息地，烟囱中排放的热液流体，有利于微生物发生氧化作用，使海底喷溢的气体转变为生物化学能。一些蓝藻通过对硫化物的氧化获得它们需要的生物能量，并通过对二氧化碳的固定作用获得它们的碳元素。

　　科学猜想并非异想天开，经过科学鉴定，黑烟囱喷出的矿液温度中含有CH4、CN等有机分子，为非生物有机合成，在350℃的高温、高压条件下完全可以满足各类化学反应，有利于原始生命的形成和生存。科学研究表明只有地球早期的环境才与此类似，科学家们认为原始生命起源于海底“黑烟囱”的周围，认为地球早期水热环境和嗜热微生物可能非常普遍，地球早期的生命可能就是嗜热微生物。

　　黑烟囱喷口周围提供的高温微生物生存环境，高温微生物最适宜的生存温度为80℃以上，而喷出的热水温度可高达350℃，与周围海水交换后形成350℃变化的温度梯度，喷出物质的浓度也从喷口附近向外渐变，并有非生物有机合成原料（各种气体），如此环境可以满足各类化学反应，有利于原始生命的生存。为此，寻找不同时代，特别是古老的海底黑烟囱将为生命演化提供重要的科学证据。

　　“但一切都只是可能，目前关于这方面的理论还没有得到强有力地科学证明，”中国科学院院士戎嘉余说，“等到更广泛更深入的研究之后，再来回答这个问题，我们可能会有更充分的理由。”

　　能否在陆地上找到保留下来的古海底“黑烟囱”？

　　如何开展“黑烟囱”的研究，成为各学科科学家炙手可热的问题。既然大洋深处难以接近，而且成本高昂，那么能否在陆地上找到保留下来的古海底“黑烟囱”？沧海变桑田，几十亿年前在大洋底部的“黑烟囱”，今天能否在陆地上找到？这个疑问促使北京大学地球与空间科学院的李江海教授带着他的研究组人员奔波在我国五台山—太行山交界处的大小山头，他们要寻找的就是古海底的“黑烟囱”。

　　首先想到湖泊的国外科学家很快在贝加尔湖、肯尼亚东非裂谷湖泊中，发现湖底的“黑烟囱”和喷口周围的生物活动。许多地质学们则猜测，板块碰撞可将原先的大洋地壳挤压变形后保留在陆地上，原来在海底形成的硫化物矿床中应该保留“黑烟囱”。

　　于是，科学家们在世界各地的古大洋岩石、古海底地层中寻找硫化物“黑烟囱”。在陆地上寻找“黑烟囱”决非一件容易的事情。因为海底“黑烟囱”存在着有“生”有“死”的状态，往往是这样，它形成后，可能在海底存在成千上万年，但随着海底热液活动的减弱和坍塌，受洋流和冷却海水的的作用，逐渐瓦解和消亡，不断溶解和坍塌，形成各种硫化物的堆积体，导致地质史上很少在硫化物内保留良好的“黑烟囱”。

　　可是强烈的探索欲望仍然促使着各国科学家在漫漫“大海”中“捞针”。英国科学家首先在爱尔兰发现了4亿多年前形成的“黑烟囱”残片。随后，英国人又和俄罗斯科学家一起在乌拉尔山脉发现许多3亿到4亿年前的硫化物“黑烟囱”构造。遗憾的是，这些“黑烟囱”并不完整。在我国，甘肃、云南和新疆地区也发现了小于6亿年的金属硫化物。专家指出，完整的“黑烟囱”的发现将为我们打开一扇通向科学前沿的大门，在揭示海洋奥秘、寻找海洋资源、探索生命起源等问题上将前途无量。

　　中国科学家找到了古海底的“黑烟囱”

　　寻找不同时代，特别是古老的海底黑烟囱将为生命演化提供重要的科学证据。据李江海介绍，世界各地对古大洋地质调查，找到了多处古海底黑烟囱残片及相关块状硫化物化石，可是很少有大于6亿年前的。 老于25亿年前古海底黑烟囱记录更是不多见，尽管在加拿大和澳大利亚发现了26－27亿年前的金属硫化物矿产，但尚无海底黑烟囱残片的报道。

　　幸运的是，2002年长期在野外奔波的北京大学李江海课题小组首先在山西五台山地区发现了古海底“黑烟囱”残片，当年10月终于又在河北兴隆发现了保存完整的古老“黑烟囱”，初步判断其地质年龄约有14亿“岁”。

　　时间回到14亿多年前，华北地区仍是一片汪洋大海，河北兴隆一带正处于大陆裂谷最深的海底上。在海水循环加热后，这些两到三厘米高的“黑烟囱”成为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等地壳内部矿物质喷涌而出的通道，“黑烟囱”周围聚集了蓬勃的微生物群落。

　　李江海教授在显微镜下观察可见，从通道中央向外壁有四、五个矿物层，烟囱顶部多被数毫米厚黄铁矿充填，表明“烟囱”被埋藏时已经熄灭。随着地壳运动造成的海陆变迁，这些“黑烟囱”辗转出现在今天的华北古大陆上。李江海教授通过对比上百个现代海底“黑烟囱”资料和初步的矿物成分鉴定，课题组确定这些矿石就是古海底“黑烟囱”。

　　李江海认为，在地球科学的发展史上，新技术也会不断得到应用，新发现会不断产生。“非常高兴，我们能找到完整的‘黑烟囱’，并在此基础上开展生命起源及海底流体活动的研究。尽管这一发现比发达国家晚了约20年，但我们还有机会。”

　　目前，李江海的研究组已初步完成了岩石矿物成分与结构构造的科学鉴定，随后将对其开展实验测定，以揭示它们形成环境及过程；并在黑烟囱周围的海底沉积物中，寻找古大洋中原始生命的记录。