哈达尔海沟是地球上海洋最深邃、环境最极端的区域之一，位于海沟带的最深处，水深超过6000米，甚至达到接近11000米的极限深度。长期以来，这些区域由于水压极高、光线全无和低温环境，鲜有科学家成功深入研究。传统观点认为，哈达尔海沟的生命多依赖表层水域沉降的有机颗粒和尸体残骸作为能量来源。然而，近期一项由中国科学院深海科学与工程研究所牵头，结合俄罗斯、丹麦、新西兰等多国科学家共同参与的重大深海考察，揭示了一个震惊全球科学界的新生态现象——在哈达尔海沟的最深处，存在丰富的化能合成生态系统，这一发现对生命极限和深海碳循环具有深远影响。 此次考察使用了能够进入海洋最深处的人控载人潜水器“奋斗者号”，通过23次下潜探索，科学家在库页-堪察加海沟和西阿留申海沟发现了跨度2500公里、深度范围从5800米至9533米的广泛化能合成生命群落。尽管此前在较浅的海沟水域，尤其是日本海沟已有过少量化能合成生态的发现，但此次是在更深更极端的环境首次如此大规模、连续且多样性丰富的生命证据提示，生命的适应能力远超以往想象。
哈达尔最深处的生命多样性以丝管虫和贻贝为主，这些生物以碳基甲烷和富含硫化氢的流体为能量支撑，充分展现了极端环境中化能合成微生物与高等生物的共生关系。 科学团队通过分析沉积物中的气体成分和同位素特征，确认了这些富集气体主要由微生物驱动的甲烷生成过程产生。这种甲烷来源于沉积物中沉积有机质经微生物代谢分解产生的二氧化碳还原反应，与传统的热成因甲烷区分明显。甲烷和硫化氢沿着断层通道自深层沉积物中向上迁移至海底，形成多处冷泉渗漏区，同时为丝管虫和贻贝提供了稳定的能量来源。潜水器观测到，海底断层处黑色黏土区域与广泛的生物群落紧密相关，生物密度高达每平方米数千条丝管虫及数百只贻贝，形成了罕见的生态热区。 与海沟顶部的深海生态系统以依赖表层浮游生物沉积物不同，哈达尔深处化能合成社区的发现打破了深海生态能量流的传统认知。
海沟复杂的地质构造，包括太平洋板块与北美板块之间的俯冲活动，使得有机物质在海沟内快速累积并长期储存。由于海沟形态呈V字形，天然成为有机质和矿物沉积的聚集槽。此外，地震和滑坡事件能够将坡面沉积物推送进海沟底部，进一步丰富了有机质资源。随之而来的微生物群落在厌氧环境下将有机质发酵产生甲烷，再通过断层通道形成冷泉流体，支持海底多样的化能合成生物群落。 丝管虫作为化能合成生态的典型代表，其丰富的红色触手内充满血红蛋白，能够高效捕获海底流体中的硫化氢，支持共生细菌的化能代谢。贻贝类则多以体内共生菌为食，被动吸收冷泉所带来的甲烷和硫化氢，形成紧密的生态纽带。
此外，生态系统中伴生有多种多毛类蠕虫、腹足类软体动物、海葵、海参及各种游动甲壳动物，这些异养生物种群借助化能合成生态系统的初级生产力，从而实现食物链的延展和生态环节的多样化，反映出极深海底的生态复杂度远超预期。 此次发现还延伸出了对全球碳循环的重大启示。哈达尔海沟内微生物驱动的甲烷产生过程说明，深海沉积物中存在活跃的微生物圈，能够在地质时间尺度储存和加工大量有机碳。这不仅意味着部分有机碳在俯冲板块被送入地幔前，可以以甲烷形式长期存留于深海沉积物中，也暗示着海底冷泉可能成为全球碳库中重要的动态调节者。甲烷作为一种强效温室气体，其海底储留与释放机制对未来气候变化的预测和评价至关重要。此外，潜在的甲烷水合物层在极端海洋深度的稳定形成，进一步扩展了天然气水合物资源的地理分布范围，为未来海洋能源研究开辟新视野。
值得关注的是，化能合成生态的广泛分布不仅局限于单一海沟，跨越库页-堪察加与阿留申两大海沟连绵不断，这表明这里的深海生态系统具有一定的连续性和互联性，构成了一个北太平洋深海特殊的生态带。与日本海沟和马里亚纳海沟发现的类似生态相呼应，暗示全球海沟系统中可能普遍存在化能合成生命群落，只是因技术和人员限制未被全面发现。未来跨国深海考察将有助于进一步绘制全球最深海洋生态网络的完整图谱。 包括基因分析在内的分子生物技术也为研究这些深海生物的演化与适应机制提供了不可或缺的手段。通过对丝管虫和贻贝共生菌系的线粒体基因片段分析，科学家揭示其种类多样且与浅海及大陆架种群存在亲缘关系，展示了生命在漫长地质历史中的迁移与适应策略。深海巨压与极寒环境对生理代谢的影响激发了科学界对生命极限的新思考，这对寻找地外生命及合成生物学研究具有借鉴意义。
哈达尔海沟最深处的化能合成生物群落的发现，犹如开启了深海生命研究的新篇章。它挑战了原有的生态能源观念，证明化学能在极端环境中可以支撑高度繁荣和多样的生物社区。不仅如此，冷泉系统所涉及的碳和硫循环过程，对全球的物质循环及气候模型提出了新要求。科学家呼吁将深海生态过程纳入全球环境管理和碳排放政策中，更为精准地评估人类活动对深海环境及气候的潜在影响。 未来，随着载人潜水技术的不断进步和深海勘探设备的升级，对哈达尔海沟及其他极深海区的多学科联合研究必将推动人类对深海生命起源、适应机制及生物地球化学过程的理解不断深化。同时，深海生态系统的发现亦激励人类以新的视角珍惜和保护这片地球上最神秘但极为重要的生命边缘。
海沟最深处的奇妙生态，不仅是科学探索的宝库，也提醒我们关注隐藏在海洋深处的自然奇迹与生态平衡的重要性。
