在人类对深海世界的认知中，最深处的海沟一直是最难以探索的神秘领域。直到最近，科学家们才通过载人潜水器“奋斗者号”首次发现了在地球最深的海沟——壳尔-堪察加海沟和阿留申海沟——中广泛分布的化能合成生命社区。这些生态系统不仅拓展了我们对生命极限的理解，也在全球碳循环与深海生物多样性研究中开辟了新视野。化能合成生命不同于依赖阳光进行光合作用的生物，它们利用海底释放的富含甲烷和硫化氢的化学物质，通过微生物的代谢活动，支撑着独特的生物群落。此次科学考察系统调查了从深度5800米到9533米范围内的多个海沟底部，首次记录到横跨2500公里的繁盛化能合成群落，分布远比此前预期更为广泛。这一发现挑战了传统对于极限环境生命分布的认识，显示出深渊中生命的韧性与多样性。
壳尔-堪察加海沟和阿留申海沟独特的地质构造是这片生命绿洲存在的基础。两条海沟由太平洋板块与北美板块的俯冲作用形成，地壳活动频繁，形成了诸多断层与裂隙，为富含甲烷的流体提供了向上传输的通道。宏观生态中，群落主要由管虫类siboglinid、多种双壳类贝类占据主导地位。此外，较小的多毛类、海星、海参和甲壳类动物也丰富了该生态系统的结构。特别值得关注的是，管虫长可达20至30厘米，它们生活在富含硫化氢的黑色泥质沉积区，这些环境因其独特的化学性质，支持了一整套依赖化能合成的微生物生态链。现场采集的沉积物和水样分析显示，海沟泥层中存在大量甲烷，这些甲烷主要是通过沉积物中的有机质经细菌代谢，进行碳酸盐还原产生的生物甲烷。
稳定同位素的分析进一步确认了这一点，排除了热成因甲烷的可能性。分布于沉积物中的甲烷通常以溶解态及与水合物形式存在，而现场观测未发现甲烷气泡逸出，说明其主要通过孔隙水和固态水合物形式稳定存在。水合物的发现揭示了极深海沉积物内可能的巨大甲烷存储库，这不仅影响局部生态，也关系到全球碳循环与气候变化的长远过程。海沟的独特地形促使大量从海洋表层向下沉积的有机质及陆源物质聚集，为微生物提供了丰富的能量来源。地震及海底滑坡事件还会加速有机质向深海底的运送，形成天然的“有机物陷阱”。在微生物作用下，这些有机质转化为甲烷等还原性气体，沿深部断层上升至海底形成冷泉。
这里的冷泉释放富含甲烷和硫化氢的流体，进而促发化能合成生态系统的兴盛。研究团队通过潜水器进行多次潜航，详细记录了化能合成群落的空间分布与生物组成。值得一提的是，尽管海沟水深远超过6000米，但仍存在多样而数量庞大的化能合成动物群体。例如，在壳尔-堪察加海沟最深处的“最深处”冷泉，“奋斗者号”潜水器拍摄到了成千上万根具有红色血红蛋白触手的siboglinid管虫，其生存环境被黑色富含硫化铁的泥沙覆盖，形成了独特的生态景观。此外，这些群落的结构展示出显著的空间异质性，不同潜水区域中siboglinid的占比及种类表现出差异，反映出底层流体活动状态及化学梯度的复杂趋势。在海沟的较浅水区域，双壳类贝类诸如Abyssogena phaseoliformis和Isorropodon fossajaponicum占据优势，其与管虫及多毛类共同构成一个错综复杂的生态网络。
多篇科学分析显示，这些生物不仅依赖化能合成，还可能通过相互作用促进整个生态系统的能量流动。研究亦揭示，这一深渊生态系统不仅为自养化能合成生物提供生存空间，也支持了大量依赖有机物摄食的异养生物，如海葵、海参和甲壳类动物，体现出化能合成活动对深海食物网的重要补给作用。此前学界普遍认为，极深海环境的主要能量来自海表颗粒有机质的沉降与尸体落下，而本次发现强调了化能合成过程在生态系统能量流中的独特贡献，改变了我们对深海生态能量来源的理解。此次研究还提出了深海甲烷库对全球碳循环的潜在影响。甲烷作为一种强效温室气体，其在海底沉积物中的积累与释放，直接影响着大气碳含量的变化。深海水合物储藏庞大，形成稳定的甲烷“封存”，一旦地质环境改变，可能导致甲烷大量释放，影响全球气候。
壳尔-堪察加和阿留申海沟的广泛甲烷富集，为进一步研究地球深处碳汇机制提供关键证据。推动科学界重新评估俯冲带沉积物中甲烷的生成、储存与迁移过程，将有助于完善气候模型，应对未来气候变化挑战。综观这项突破性研究，人类正逐步揭开海洋最极端环境下生命的隐秘面纱。化能合成生态系的发现不仅丰富了海洋生物多样性的认知，也为生命起源、深海地球化学及全球环境动态提供了新的研究视角。未来，随着技术的进步和观测手段的完善，海沟深渊的秘密还将被进一步挖掘，助力科学家们理解极端高压低温下生命的适应策略和进化路径。这些知识不仅有助于深海保护和资源合理利用，也为地外生命探寻和生物技术开发提供灵感。
深渊虽深，生命之光却在黑暗中闪耀，证明了自然界生命力的无限可能。
