三、深海中失落的城市(The Lost
City Hydrothermal Field)
1. 2000年12月4日亞特蘭提斯號探險船的科學家,利用深海潛艇在大西洋中洋脊以西15公里海深800公尺處,無意間發現一座約250平方公里的高地稱為亞特蘭提斯高地(Atlantis massif),這地點已不屬於中洋脊範圍。
2. 其上聳立著約30個30~60公尺高的白色岩石柱,最高的甚至超過60公尺,看起來頗像希臘羅馬時代壯觀的石柱群建築,不知為何被遺棄在深海中,於是被稱為「失落的城市」(The Lost City)。
3. 石柱的主要結構是碳酸鹽所以又名碳酸鹽煙囪(carbonate chimneys)。又因生態系的能源是橄欖岩與水作用的釋能反應,因此又叫做橄欖岩驅動的生態系(Peridotite-hosted ecosystem)。
圖01.
發現失落的城市(the Lost City),成為2001年7月12日《自然》期刊的封面文章。
圖02.
大西洋亞特蘭提斯高地(Atlantis Massif)上的失落城市(Lost City),佔地約3000平方公尺。
圖片來源:
4.
科學家發現在白色碳酸鹽煙囪表面上,常附著一層甲烷疊球菌及嗜甲烷菌的細菌薄膜,這些存在於失落城市裡的微生物,就是靠著熱泉所產生的能量及氫氣、甲烷生存。
5.
這些高生物量(high biomass)的微生物中,有古生菌也有嗜極細菌。但是失落城市生態系中也有少量的甲殼動物(Crustaceans)、腹足動物(Gastropods)、端足動物(Amphipods)和多毛動物(Polycheates)存在,身長多不及一公分,而且呈透明或半透明狀,存在於碳酸鹽煙囪管壁或管壁岩縫中。
圖03.
失落城市中奇形怪狀的碳酸鹽煙囪(Carbonate Chimneys)。
圖片來源:
6.
石柱上噴出40~90℃的鹼性熱泉,除此之外許多的特性也與黑煙囪不同(參考表一)。
圖04.
大西洋亞特蘭提斯高地上的失落城市(Lost City),三度空間的立體圖。
圖片來源:
Fly Over: Lost City hydrothermal vent field (11秒)
(鳥瞰:失落的城市深海熱泉區)
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Lost City Edit_You_Tube_HQ.mp4(9分53秒)
(失落的城市)
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表一、黑煙囪與碳酸鹽煙囪的比較表:
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黑 煙 囪
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碳 酸 鹽 煙 囪
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1.發 現 時 間
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1977年2月16日
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2000年12月4日
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2.發 現 地 點
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東太平洋赤道附近,位於加拉巴哥群島和厄瓜多爾之間的加拉巴哥裂谷(Galapagos Rift)
;2500公尺深海
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北大西洋北緯30度的中洋脊以西15公里處
;800公尺深海
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3.發現團隊主持人
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John
Baliss
(Oregon State University)
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Deborah
S. Kelley (Washington University)
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4.能 源
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地熱或岩漿(Magma)
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橄欖岩與水反應生成蛇紋岩化作用(Serpentinization)的化學釋能反應
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5.溫 度
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2℃~400℃
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40℃~90℃
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6.pH 值
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3~5 酸性
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9~11 鹼性
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7.發現多少處
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超過200處
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僅1處
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8.煙囪組成
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黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、硫酸鹽
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碳酸鈣(Calcium
Carbonate)
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9.煙囪高度
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一般小於30公尺
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30~60公尺
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10.存活時間
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數年~數十年
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超過30,000年
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11.生 產 者
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嗜硫細菌
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甲烷疊球菌(Lost City Methanosarcinales)等
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12.噴出液中富含
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H2S、金屬、CO2、H2
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CH4、H2
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13.微生物族群
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量多;且多樣性
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量多;不具多樣性
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14.動物族群
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量多;且多樣性
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量少;不具多樣性
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圖05.
大西洋亞特蘭提斯高地上的失落城市之白色岩石柱。此為2015年之照片,也就是說海洋科學家們對此特殊的深海現象仍充滿興趣。
圖片來源:
7.
失落城市生態系還有一點,跟深海熱泉生態系、深海冷水坑生態系不同的是,司生產者的細菌並沒有和其他動物有互利共生的關係。
8.
三種深海生態系都不以陽光為能源,可是都還是仰賴地表或淺海生態系的生產者生成的氧氣才能存活。
9.
由於氣體溶解量與水溫成反比,超過2000公尺的深海,水溫終年維持在2℃,所以深海的含氧量其實相當豐富。而深海的氧氣是由何處提供的呢?
10.
深海的溶氧主要由極地寒冷的海水提供,極地寒冷的海水中溶有大量的氧氣,又因為寒冷海水比重大而往下沉,沉到深海後再經由海洋輸送帶(Great Ocean Conveyer)──﹝在深海及淺海循環流動的巨大洋流﹞將氧氣、養份送到全球各地的海域。
11.
科學家認為,兩億五千萬年前,就是因為海底甲烷水合物大量溶解釋放到大氣層,因為甲烷的溫室效應能力是二氧化碳的25倍,結果導致全球嚴重暖化,兩極海水無法下沉,海洋輸送帶停擺,造成90%海洋生物、80%陸上生物的絕種,形成發生於二疊紀三疊紀間,演化史上最嚴重的生物大滅絕(mass
extinction)。
12.
現今全球暖化現象日趨嚴重,兩極下沉到深海的氧氣日減,大家只常常注意到在冰層上的北極熊可能50年後滅絕的訊息,可是請各位網友想想,如果那天海洋輸送帶,因極地供氧量減少而再一次的停擺的話,那麼在看不見的深海中的生物,將會面臨著多麼大的一場浩劫!
13.
深海熱泉生態系、冷水坑、失落的城市都是深海探勘時無意間的偶然發現。而到今天為止,詳細勘察過的深海只佔百分之五,再加上全世界能探勘三千公尺以上深海的潛艇不到十艘,這些都增加了深海探測的困難性。
14.
廣闊無垠的深海,還蘊藏著多少難以臆測的神秘!
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