深海地震催生南極巨大浮游植物爆發
Deep-sea earthquakes fuel huge plankton blooms in Antarctica
5 JAN 2026 11:25 AM ETBYTAYLOR MITCHELL BROWN
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南極洲南大洋下方一千八百公尺處，一條由熱液噴口排列的火山脊在黑暗中竄動。當這些噴口噴出富含鐵和其他化合物的滾燙水流時，它們滋養了磷蝦和其他甲殼類動物所食用的微觀浮游生物，維繫著以企鵝、海豹和鯨魚等大型捕食者為頂端的食物網。如今，新研究揭示這些噴口可能被一個出人意料的來源所增強：地震。
根據上個月發表於《自然地球科學》的研究，地震會導致這些噴口猛烈噴出關鍵營養物質，這些物質上浮至海面，促成規模達數十萬平方公里的巨大浮游植物爆發。未參與該研究的華盛頓大學海洋學院深海生物化學家約瑟夫·雷辛表示，該研究提供了「引人入勝的證據」，證明深海地震有助於為海面生物提供營養物質。「我非常喜歡這篇論文，」他補充道。
儘管南極海域寒冷嚴酷，研究人員長期觀察到這裡支撐著龐大的浮游植物爆發。每年，在澳大利亞與南極板塊交界處的澳大利亞南極嶺上方水域，都會出現異常龐大的浮游植物爆發。二〇一四年，這種微生物混合體覆蓋了約二十六點六萬平方公里的海域，面積相當於紐西蘭大小。
但直到最近，研究人員尚未將南極浮游植物與其下方的深海噴口聯繫起來。明德學院地球與氣候學科學家凱西·申表示，首個確鑿證據出現於二〇一九年，當時科學家發現兩處浮游植物爆發漂浮在沉沒的西南印度嶺上方的冰水之中。二〇二一年，申領導的團隊發現澳大利亞南極嶺上方的浮游植物爆發同樣由深海噴口供應能量。「熱液噴口能刺激海面浮游植物生產的想法相當新穎，」作為新研究的主要作者，申說道。
這些早期研究顯示，深海噴口可能通過排放鐵元素來維持南大洋浮游植物爆發，鐵是決定浮游植物生長速率的關鍵營養物。然而，許多問題仍未解開：例如，超過兩公里深的熱液活動如何影響海面微生物？過去研究指出，沿著海嶺排放的鐵不僅需要數十年至百年才能抵達海面，還會在傳輸過程中遷移數千公里遠離源頭噴口，這使得噴口周圍及上方水域為何會出現浮游植物爆發，仍難以解釋。
申懷疑這些噴口附近的地震活動可能在這一難解過程中扮演角色。為探究其對澳大利亞南極嶺的潛在影響，她與同事查閱了地震紀錄、一九九七年至二〇二四年間的衛星影像，以及該區域先前深海化學採樣任務收集的資料。他們的分析發現，當南極浮游植物生長季前數周至數個月內發生規模五級或以上的地震時，浮游植物爆發規模最大。
「特定年份的地震與同年浮游植物生產力的關聯表明，火山鐵元素能比過去預想更快地運輸至海洋表面，」雷辛表示。
未來工作中，申的團隊計劃審視南大洋新資料，以更清晰了解深海噴口如何影響海面微生物。申也計劃探查位於澳大利亞南極嶺東側的太平洋南極嶺上方，是否因地震侵襲的噴口而支持浮游植物爆發。地中海海洋學研究所海洋生物化學家索菲·邦內對該研究對其他海域火山活躍海嶺的啟示感到興奮。「環太平洋火山帶佔全球地震活動近百分之八十，」她說，「類似過程可能在這些海嶺發生，應進行調查。」
影響至關重大。南大洋的浮游植物爆發在調節全球二氧化碳水平方面扮演重要角色，最終決定大氣中能被吸收的人類排放二氧化碳量。若該區域深海噴口能快速將內容物送至海面，這也意味著它們噴出的任何二氧化碳可能比過去預想更快、更大量地抵達海面，或許需重新修正部分氣候模型。「我們明顯低估了南大洋中運作的某些物理機制，」申說道。