PNAS：东太平洋海隆9°54'N发现离轴高温热液场

科学家们沿着东太平洋北部隆起的一部分发现了离轴的高温深海热液喷口，这些喷口比迄今为止沿着大洋中脊这一部分研究的任何其他热液喷口都更热，覆盖的面积更大。这一发现表明，深海中的热液喷口可能比以前想象的要多，并强调需要高分辨率等深线图来定位它们。

　　

在2550米深的太平洋海底发现一个新的高温离轴热液喷口场，可能会改变科学家对这种海底喷口系统对地球海洋生命和化学物质影响的认识。

包括化学海洋学家、里海大学地球与环境科学系教员吉尔·麦克德莫特(Jill McDermott)在内的一组研究人员，在被称为东太平洋隆起的全球大洋中脊区域发现了一个名为YBW-Sentry的离轴热液场。研究区域距墨西哥西部海岸约200英里。新火山口的面积相当于一个足球场，大约是该地区最近的活跃热液喷口的两倍大。烟囱像三层楼高的大烛台。这一发现发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一篇文章中。

深海热液喷口在世界各地都有发现，最常见的是在全球大洋中脊系统的顶部火山活跃的位置。岩浆活动由地幔上涌的热量驱动，导致构成地球外壳(地壳)的脆弱构造板块分裂。随着板块的扩张，岩浆活动和火山喷发形成了新的海底岩石。这种岩浆和构造活动产生了裂缝，海水通过裂缝渗透到地壳岩石中。就像陆地上的温泉一样，热液喷口喷出富含矿物质的液体，这些液体在海底被加热。

里海的麦克德莫特实验室率先发现了沿东太平洋隆起的离轴喷口场。研究小组从黑色的烟囱中收集流体，并分析它们的地球化学特征，这可以表明流体形成的温度。更高的温度可能是即将爆发的迹象。与此同时，该团队还在活动的排气烟囱上安装了自动记录流体温度的记录器，在两年的时间内每十分钟进行一次测量。温度测量提供了通风口变化的时间序列。研究小组在研究区域安装了9个喷口。

加州斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家、该论文的合著者罗斯·帕内尔-特纳(Ross Parnell-Turner)表示，研究团队在2018年至2021年期间使用伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)国家深潜设施提供的自主水下航行器(AUV)“哨兵”进行了近底水深调查，生成了分辨率(1米)的地图，可以分辨非常小的海底特征。

帕内尔-特纳说:“我们确定了一个高尖顶的离轴区域，我们认为它们要么是更古老的火山尖顶，要么是很久以前沉积下来的不活跃的热液烟囱。”

世界卫生组织的海洋地质学家丹尼尔·j·福纳里(Daniel J. Fornari)是这篇论文的合著者之一，他指出:“我们感到震惊的是，这一区域不仅非常活跃，而且它的面积更大，起源温度也比过去30年一直在研究的东太平洋隆起这一区域的任何其他热液喷口场都要高。”

据汤姆·德莫特称，在过去的15年里，自主水下航行器制作的高分辨率地图彻底改变了科学家研究和采集海底样本的方式。AUV声纳生成的地图在比例上与陆地地质调查和测绘中使用的各种复杂技术(包括无人机测绘和激光扫描)相似。

合著者帕内尔-特纳说:“很少有深海区域能够利用深潜技术进行高分辨率的测绘。”“然而，通过使用auv收集近底水深数据，可以取得重大发现。”

历史上，寻找活跃的热液喷口的工作一直集中在标记着东太平洋隆起沿线大多数火山爆发的轴和地点的槽上。在过去的三年中，该团队一直在使用NDSF的“哨兵”(Sentry)自动水下航行器(AUV)，在这个轴向槽(北纬9°45-57)以西和以东扩展高分辨率地图。麦克德莫特将NDSF描述为“深海国家航空航天局”。

麦克德莫特说:“测绘工作提供了海底的详细图像，这样我们就可以监测和量化沿着东太平洋隆起脊轴的这部分发生下一次火山喷发时发生的变化。”

挪威卑尔根大学的地球物理学家和合著者thibaut barrere说，这个地方曾在1991-1992年和2005-2006年发生过两次喷发，研究小组预测下一次喷发可能在未来几年内发生。

“新的喷口场可能为火山爆发后恢复热液生态系统播下种子，”合著者圣地亚哥·埃雷拉(santiago Herrera)说，他是一名生物海洋学家，也是利哈伊大学生物科学系的教员。

这个为期3年的研究项目由美国国家科学基金会海洋科学部海洋地质与地球物理项目资助。

美国国家科学院论文的其他作者包括:里海地球与环境科学系的康纳·c·唐宁、凯尔登·佩尔和威廉·s·多德;斯克里普斯海洋研究所Wu jun - nai;利哈伊大学生物科学系的Nicole C. Pittoors和Samuel A. Vohsen;Milena Marjanovi?of法国巴黎环球形体学院。

麦克德莫特说:“关于沿着全球大洋中脊的深海喷口，无论是在它们的位置，还是它们的地质、地球化学和生物特征方面，还有很多东西有待发现。”“我希望我们的研究将激励未来的研究努力，以绘制全球海洋中脊脊的离轴区域，更好地量化离轴和轴上热液喷涌的程度。”

Journal Reference:

1. Jill M. McDermott et al. Discovery of active off-axis hydrothermal vents at 9° 54′N East Pacific Rise. PNAS, 2022 DOI: 10.1073/pnas.2205602119