在海洋中脊的活动区域，热液循环扮演着至关重要的角色，它不仅影响着地球内部热量和物质向全球海洋的输送，还为深海生态系统提供了能量来源。热液喷口周围的环境通常充满高温和化学物质，支持着独特的化学合成生命形式。然而，尽管在中脊轴线附近发现了许多活跃的热液喷口，远离轴线的热液排放范围仍存在许多未解之谜。本研究利用自主水下航行器（AUV）Sentry在东太平洋海岭（EPR）9°43′N至9°57′N之间的25公里长区域收集的近海底数据，揭示了热液流在轴线附近广泛分布的现象。通过高分辨率的海底地形测绘和水体观测，研究团队识别出了448个可能的热液烟囱结构，其中超过一半的烟囱位于轴线顶部沟槽（AST）之外，表明热液排放的地理范围比以往认为的更为广泛。
在中脊区域，海水从轴线附近或附近区域进入海底，受到地壳下方岩浆体加热后，通过深部和浅层地壳垂直和水平流动，最终以热液喷口的形式排放到海水中。热液喷口的类型多样，从高温的“黑烟囱”到低温的扩散流，每种类型在地壳与海洋之间的热和化学交换中扮演着不同的角色。因此，喷口流体的成分和形成的矿物组合也各不相同。然而，由于缺乏足够高分辨率的海底地形数据，热液喷口的地理范围仍难以准确界定，这导致对热液流量的估计主要依赖于局部观测，难以代表整个中脊段的分布和总量。
东太平洋海岭的9°50′N段是一个研究较多且火山活动频繁的区域，这里既有轴线喷口，也有靠近轴线的喷口，且记录显示每隔约15到20年会有喷发活动。在2005年至2006年的喷发期间，研究者通过多次现场实验采集了热液流体样本，并持续监测了地震活动和流体温度。该区域的火山活动主要由地震图像显示的宽约0.5至1.7公里的轴部岩浆透镜驱动，该透镜位于海底下方约1500至1800米处，沿整个段落几乎连续分布。虽然大部分观测和实验是在轴线顶部沟槽内进行的，但最近的近海底调查发现了YBW-Sentry喷口场，该喷口场距离轴线顶部沟槽约750米。观测数据显示，YBW-Sentry喷口场的烟囱可能受到2005年至2006年喷发所形成的岩浆流影响。这些岩浆流从轴线附近的裂缝喷出，并被位于轴线东侧的约5至7米高的第一向内倾斜断层阶地所限制，覆盖范围从9°51′N到9°57′N。这些岩浆流可能覆盖了YBW-Sentry喷口场中活跃和非活跃烟囱的底部。
为了评估该中脊段的热液预算和喷口分布，研究团队使用AUV Sentry在EPR的9°43′N至9°57′N段进行了广泛的海底构造测绘。通过结合AUV的水体观测数据，研究者评估了这些构造是否正在活跃地喷发。利用AUV采集的水体数据，以及ROV Jason和HOV Alvin拍摄的海底图像，团队量化了热液喷口的分布，并提供了关于其活跃程度的估计，同时区分了这些构造是热液喷口还是火山构造的起源。
研究发现，在该段的海底构造中，有332个结构被认为是活跃或可能活跃的热液喷口，占总识别数量的72%。这些构造的分布表明，热液活动不仅局限于轴线附近，而且延伸至远离轴线的区域。许多这些构造靠近中脊轴线两侧的正常断层，即使在远离轴线的区域，这些构造仍显示出活跃的迹象。这表明，尽管轴线附近的喷口活动是热液循环的重要组成部分，但中脊附近广阔的区域也存在显著的热液排放。这些排放可能是由中脊轴线附近的岩浆透镜加热的海水通过断层带的损伤区迁移至海底所形成的。
为了更准确地估算热液热通量，研究团队结合了扩散流面积的缩放因子和计算出的喷口场面积。在轴线附近的喷口场，聚焦流面积估计为0.3 ± 0.03平方米，而YBW-Sentry喷口场的聚焦流面积为0.24 ± 0.02平方米。相比之下，Ramondenc等人之前的估计仅为0.09平方米，这可能是由于他们忽略了大量已知活跃喷口的区域。对于扩散流，研究团队使用海底地形和图像数据进行估算，认为其面积可能在52.7 ± 26.2平方米到52.0 ± 28.4平方米之间。这些估算值是保守的，因为扩散流不仅出现在活跃喷口附近，还可能在其他区域存在。
研究团队还通过统计方法评估了每个构造的活跃可能性。基于水体异常的检测，他们将构造分为四个类别：活跃喷口、可能活跃喷口、可能活跃但仅有一个异常的喷口，以及不活跃或可能为火山构造的喷口。其中，123个构造被确认或认为是活跃的喷口，而209个可能活跃的构造则显示出单一的水体异常。这些结果表明，尽管热液喷口的分布广泛，但其活跃程度存在显著差异。研究还指出，某些喷口的水体异常可能受到海底洋流和地形效应的影响，导致喷口活动的检测困难。
通过将水体异常与喷口的分布相结合，研究团队进一步估算出该中脊段的热液热通量。聚焦流热通量估计为140 ± 66兆瓦，而扩散流热通量则在349 ± 226兆瓦到2626 ± 1707兆瓦之间变化。这些估算值与现有的冷却模型和混合热液循环模型相比，显示出更广泛的热液活动范围。例如，基于冷却模型，该段的热通量估计为约2300兆瓦，而研究团队的估算值则与这一数值相吻合。此外，该研究还指出，热液活动不仅局限于轴线附近，还可能存在于远离轴线的区域，这为探索新的化学合成生态系统提供了可能。
在数据采集方面，研究团队使用AUV Sentry在不同深度进行多波束地形测量，获取了1米分辨率的海底数据。同时，他们利用AUV采集的水体数据，包括温度、浊度和氧化还原电位（ORP）等参数，来评估热液活动的可能性。通过分析这些数据，研究团队能够识别出与热液喷口相关的异常信号，并据此判断构造的活跃程度。此外，团队还结合了ROV Jason和HOV Alvin拍摄的海底图像，进一步确认了某些构造的热液喷口性质。
在估算热液喷口场面积时，研究团队采用了多种方法。对于聚焦流，他们基于已知活跃喷口的几何特征进行估算，如喷口的直径和高度。对于扩散流，他们则利用海底图像中的扩散流特征，如白色硫化物沉积和黄色细菌垫，来识别扩散流的分布范围。通过分析这些特征，团队估算出扩散流的半径约为24 ± 12米，并据此计算了扩散流的面积。考虑到扩散流通常仅存在于喷口附近的局部区域，他们使用了一个缩放因子（B）来调整估算值，确保其更符合实际的热液活动分布。
研究结果表明，热液活动在中脊附近的分布范围远比之前认为的要广。这一发现对于理解中脊热液系统的整体热通量和生态系统分布具有重要意义。此外，研究还强调了在其他中脊区域进行更广泛的高分辨率海底地形测绘的必要性，以捕捉可能的扩散流特征，从而更准确地评估热液活动的总量。这些数据不仅有助于改进现有的热液循环模型，还可能为未来的生态研究提供新的方向。
