斯坦福大学的研究人员表示，他们已经找到了一条水上高速公路，让来自地球腹部的养分可以扫到南极洲海岸的地表水域，并刺激微观海藻的爆炸性增长。

他们的研究发表在6月5日的“自然通讯”杂志上，该研究表明，热液喷口 - 海底开口喷出灼热的富含矿物质的热流体 - 可能会影响海洋表面附近的生命和全球碳循环比以前认为的更多。

博士后学者和该研究的主要作者马蒂厄·阿迪纳说，这项研究提供了第一个观察到的来自南大洋深处的铁的证据，将通常贫瘠的地表水转变为浮游植物的热点 - 浮游植物的微小藻类，拉动热量 - 从空气中吸收二氧化碳并产生大量的氧气。“我们的研究表明，来自热液喷口的铁可以很好地通过数百英里的开阔海域，并允许浮游植物在一些非常意想不到的地方茁壮成长，”他说。

地球系统科学教授，该论文的高级作者凯文阿里戈称这些发现“非常重要，因为它们表明了深海和海洋表面之间的紧密联系。”

神秘的绽放

浮游植物需要铁才能茁壮成长，这限制了它们在大量海洋中的丰度，其中营养物质的浓度很低。但是当条件合适时，浮游植物也会爆炸性地生长，在几天之内就会在数千平方英里的范围内绽放。

这就是Ardyna最近注意到的，他在2014年和2015年通过在南大洋配备光学传感器的浮动机器人观察了数据。距离南极洲海岸1300多英里，距离非洲大陆1,400英里，在一个严重缺铁和低浓度叶绿素的地区出现了两个意想不到的大花，这是浮游植物种群的一个指标。

这个地区的大量繁殖只能通过铁的涌入才能实现。Ardyna和Arrigo迅速排除了海洋最常见的来源，包括大陆架，融化的海冰和大气尘埃，它们距离太远而无法产生太大影响。

这导致他们怀疑养分必须从下面涌出，可能来自一串热液喷口，这些喷口位于750英里处的海洋中脊，距离大规模的花朵莫名其妙地出现。为了帮助测试他们的假设，他们招募了一个专门从事海洋学和建模各个方面的国际合作者团队。

“人们早就知道，热液喷口会创造出独特而深刻的生命之源，”Ardyna说。直到最近，科学家普遍认为这些营养效果仍然是相当局部的。但是，越来越多来自海洋动力学计算机模拟的证据表明，从热液喷口喷出的铁和其他维持生命的元素实际上可能会在更广泛的区域上燃烧浮游物。

但是，缺乏直接测量。

在南大洋，这部分是由于偏远的位置，极端寒冷和波涛汹涌的海洋，这使得难以近距离研究或收集准确的数据。“你的传感器必须在正确的时间出现在正确的位置才能看到这些花朵，”Ardyna说。“由于水柱覆盖不良或水柱强烈混合，卫星可能会低估强度或完全错过它们，这会使浮游植物太深而无法让卫星看到。”

来自太空，浮动机器人的线索

为了跟踪来自中洋脊上的通风口的颗粒流，科学家分析了测量叶绿素的卫星数据以及称为Argo浮标的自主传感器负载浮标的数据。当他们沿着洋流潜水和漂流时，这些浮标中的一些探测到浮游植物生物量的叶绿素和其他代理。“漂浮物为我们提供了宝贵而独特的数据，涵盖了整个年度周期内深达1000米的大部分水柱，”Ardyna说。

科学家无法直接测量水中的铁，而是分析了20世纪90年代科学巡航所收集的氦的测量结果。氦的存在表明水受到热液喷口的影响，热液喷口从地壳下方漏出大量的原始氦。

叶绿素，浮游植物和氦的数据表明，一股强大的环流南极洲捕获了从通风口上升的营养物质。然后两股湍流，快速移动的分支将营养物质向东移动一两个月，然后像营养不良的浮游植物一样为它们服务。随着浮游植物对光合作用所需的春天阳光的到来，交付引发大量的大量繁殖，可能吸收并储存来自大气的大量碳，Arrigo说，他也是唐纳德和唐纳德M.钢铁地球科学教授。

随着时间的推移，大量的东西向东流向南极洲周围的赛车漂移，随着海洋生物的吞噬而逐渐消失。“我们怀疑这些热点是消费还是出口到深水区，”Ardyna说。

每次绽放持续时间不超过一个月，但触发它们的机制在全球海洋中可能比科学家先前所怀疑的更为常见。

“水热通风口遍布海底，”Ardyna说。了解将营养物质带到地表水中的途径将有助于研究人员更准确地计算出世界海洋中的碳流量。“要揭示其他潜在的热点并量化这种机制如何改变碳循环，还有许多工作要做。”