深海深渊化学合成生态系统的发现：揭示克马德克-堪察加海沟和阿留申海沟最深处的生命奇迹

研究人员通过载人潜水器"奋斗者"号对克马德克-堪察加海沟和西阿留申海沟进行考察，首次在5800-9533米深度发现绵延2500公里的化能合成群落。该群落以须腕动物(Siboglinidae)和双壳类(Bivalvia)为主，依赖沿断层迁移的富含H2S和CH4流体生存。同位素分析证实甲烷源于沉积有机质的微生物还原。这一发现改写了深海碳循环模型，为极端环境生命研究提供新范式。

在人类对海洋的探索中，水深超过6000米的深渊海沟（hadal zone）始终是最神秘的区域。长久以来，科学家们推测这些高压、黑暗的环境中可能存在依赖化学合成（chemosynthesis）的生命系统，但实际证据寥寥无几。此前仅在日本海沟发现过两处小型渗漏群落，最深记录为7434米。传统观点认为，深渊生态系统的能量主要来源于表层沉降的有机碎屑，而化学能的作用被严重低估。这种认知空白不仅限制了我们对生命极限的理解，也影响了全球碳循环模型的准确性。

中国科学院深海科学与工程研究所（IDSSE）的研究团队通过"探索一号"科考船搭载的万米载人潜水器"奋斗者"号，对西北太平洋的克马德克-堪察加海沟和西阿留申海沟进行了系统性考察。这项发表在《Nature》的研究创造了多项记录：发现了迄今最深的渗漏群落（9533米）、最广阔的分布范围（2500公里），以及最丰富的化能合成生物多样性。

研究团队主要运用了三种关键技术：1）载人潜水器原位观测与高清摄像记录；2）沉积物推管采样结合孔隙水地球化学分析（包括CH₄、SO₄^2-、δ¹³C-DIC等指标）；3）cox1基因测序进行物种鉴定。所有样本均来自海沟底部5800-9533米深度的18个潜次。

化能合成群落的分布与多样性

研究在克马德克-堪察加海沟9,533米处发现命名为"The Deepest"的渗漏场，其须腕动物密度高达5,813±1,335个/平方米。

西阿留申海沟6,928米处则分布着以双壳类Isorropodon fossajaponicum为主的群落。同位素分析显示甲烷δ¹³C_VPDB值介于-78.1‰至-95.7‰，证实其为微生物CO₂还原产物。

孔隙水与碳酸盐地球化学

沉积物中检测到异常高的甲烷浓度（118,882 ppm），远超水深平衡溶解度（545 ppm）。六水方解石（ikaite）的δ¹³C值为-17.29‰至-26.89‰，表明其形成与有机质早期成岩作用相关。相态模型证实甲烷在深渊条件下仅以溶解态和水合物形式存在。

深渊渗漏的形成机制

与浅水渗漏不同，深渊渗漏流体源自未俯冲的 trench sediments（海沟沉积物）。

微生物将沉积有机质转化为甲烷后，流体沿弯曲相关正断层（bending-related normal faults）上涌。这种机制可能普遍存在于全球俯冲带。

这项研究从根本上改变了三个认知：1）化能合成群落在深渊的分布广度远超预期；2）甲烷水合物在超深环境稳定存在；3）深渊微生物活动对碳循环的贡献被严重低估。从应用角度看，这些发现不仅为生命极限研究提供新模式生物，还可能影响未来深海资源勘探策略。正如研究者所言："这些群落证明，在最严酷的环境中，生命总能找到令人惊叹的生存之道。"