在人类对海洋最深处的探索历史中，哈达尔海沟作为地球上最神秘且未被充分了解的区域之一，一直吸引着科学家的目光。长期以来，科学界假设这种极端环境中存在依赖化能合成的生命社区，但缺乏实证支持。2024年夏季，乘坐我国自主研制的全深潜载人潜水器“奋斗者号”，科研团队在千里之遥的库页-堪察加海沟及西部阿留申海沟底部发现了迄今为止深度最深且规模最广的化能合成生命群落。这一突破性发现，不仅极大拓展了我们对极端海洋生态系统的认识，也挑战了传统生命极限及深海碳循环模型。库页-堪察加海沟与阿留申海沟主要位于太平洋板块与北美板块的交接区域，地质活动频繁，具备丰富的断层结构，为含甲烷及硫化氢的流体提供了天然通道。这些冷泉和气体排泄点形成了独特的生境，使化能合成微生物得以利用无机化合物合成有机物，从而支持了整个生态系统的繁荣。
科研团队通过23次潜航观察证实，生活在深达5800米至9533米的这些群落主要由毛管虫（siboglinid Polychaeta）和双壳类贝壳组成。毛管虫依靠共生细菌进行化能合成，利用富含硫化氢和甲烷的流体作为能源基础。令人惊讶的是，这些生物不仅数量密集，而且分布范围广达2500公里，显示出广阔的生态多样性及适应性。科学家们通过稳定碳、氢同位素分析证实，甲烷来源于深层沉积有机质的微生物降解过程，主要为碳酸盐还原型甲烷生成。这意味着海沟深部沉积有机质被微生物活跃循环，提供了持久的化学能量供应。地质结构的断层与俯冲板块的压力作用，使得富含甲烷和硫化氢的流体沿断层上升，形成在海沟底部沉积物覆盖层中的冷泉系统。
此外，研究团队发现了甲烷水合物的存在迹象，进一步说明在高压低温条件下，甲烷能以稳定的固态形式储存于沉积物中。这一发现对研究全球碳储量及暖化趋势具有重要意义。生态学上，化能合成社区不仅由共生的毛管虫和贝类主导，还伴随大量异养动物如多毛类、海百合、海参等，形成丰富复杂的食物网体系。此次研究打破了以往认为深渊生态系统主要依赖漂浮有机颗粒和凋落物的观念，揭示了化学能作为另一重要能量来源对维持深海生命的关键作用。此外，化能合成对深海生物适应高压低温环境提供了新的视角，相关生物可能具备独特的生理调节机制和微生物互作方式，为生命科学尤其是极端环境适应性研究提供了珍贵范例。地球最深的海沟区域长期以来对探测技术要求极高，潜水器“奋斗者号”具备超过一万一千米的下潜深度，为获取第一手图像、视频及生物样本提供了强大支持。
研究团队利用高分辨率摄像系统详细记录了群落空间结构及物种行为，结合基因组测序与地球化学分析，系统揭示了生态系统的多维特性。这一宏观到微观、地质到生物的综合研究，是深海科学领域的里程碑。未来，随着更多海沟区域的探测，这类化能合成生态系统的普遍性有望得到验证。这将引起人们对海洋碳下沉机制和微生物碳循环的新认识，也可能推动全球气候模型重新考虑海沟系统在碳储存及释放中的作用。此外，在能源开发领域，深海甲烷水合物作为潜在的未来能源储备也引发关注。总之，库页-堪察加及阿留申海沟的化能合成生命社区的发现，不仅拓宽了我们对生命极限的理解，更揭示了深海生态系统复杂的能量来源与功能关系。
这些生物利用深藏海底的化学能量，不断繁荣发展，成为推动地球深部生物地球化学循环的重要一环。随着科学技术的进步，人类对最深海洋环境的认知将愈加深入，同时也为保护深海生态环境、合理利用海洋资源提供科学依据。这一探索之旅仍在继续，深海奇迹的面纱逐步揭开，等待着更多的发现和研究去阐释这个神秘世界的奥秘。
