כמה נביעות הידרותרמיות מייצרות מבני ארובה שצורתם דמוית גליל. מבנים אלו נוצרים ממינרלים המומסים במימי הנביעה. המינרלים מתגבשים כאשר המים החמים מאוד באים במגע עם מי הים שהטמפרטורה שלהם קרובה לנקודת הקיפאון. השלבים הראשונים של ארובת נביעה מתחילים בשקיעה של המינרל אנהידריט. מינרלים סולפידים של נחושת, ברזל ואבץ שוקעים בחללים שבארובה, ובמשך הזמן היא הופכת פחות נקבוביתית. נתגלו ארובות הגדלות בקצב של 30 ס"מ ליום. חלקיקי המינרלים שוקעים סביב פתח הנביעה ובהדרגה מוסיפים לגובה של הארובה. כמה ממבני ארובות אלו יכולים להגיע לגובה של 60 מטרים. "גודזילה", מבנה באוקיינוס השקט בסמוך לאורגון, הוא דוגמה לארובת נביעה גבוהה שהגיעה לגובה של 40 מטרים לפני שהתמוטטה.
מעשנה שחורה (מאנגלית "black smoker") או "נביעה ימית" ("sea vent") הוא סוג של נביעה הידרותרמית בקרקעית הים, בדרך כלל באזורים האביסלפלגיים וההדלפלגיים. צורתה האופיינית היא מבנה דמוי ארובה שחורה הפולט ענן של חומר שחור. המעשנות השחורות פולטות בדרך כלל חלקיקים המכילים בעיקר מינרלים סולפידיים. מעשנות שחורות נוצרות לאורך שדות ברוחב של כמה מאות מטרים כאשר מים שחוממו מעל לנקודת הרתיחה מתחת לקרום כדור הארץ נובעים מקרקעית האוקיינוס. מים אלו עשירים במינרלים מומסים מהקרום, בייחוד סולפידים. מינרלים רבים מתגבשים כאשר מים לוהטים אלו באים במגע עם מי האוקיינוס הקרים ויוצרים מבנה דמוי ארובה שחורה סביב כל נביעה. הסולפידים המתכתיים השוקעים יכולים ליצור בבוא הזמן מרבצים מסיביים של עפרה סולפידית (Volcanogenic massive sulfide ore deposit).
מעשנות שחורות נתגלו לראשונה ב-1977 ברכס מזרח הפסיפיק על ידי מדענים ממכון סקריפס לאוקיינוגרפיה (Scripps Institution of Oceanography). המדענים הבחינו במעשנות תוך שימוש בצוללת DSV Alvin השייכת למכון האוקיינוגרפי בוודס הול. כיום ידוע כי מעשנות שחורות קיימות באוקיינוס האטלנטי ובאוקיינוס השקט בעומק ממוצע של 2,100 מטרים. המעשנות השחורות שנתגלו בנקודה הצפונית ביותר הם מקבץ של חמש מעשנות שחורות המכונה "מבצר לוקי" ( באנגלית Loki's Castle) שנגלו ב-2008 על ידי צוות מדענים מאוניברסיטת ברגן בקו הרוחב 73 על הרכס המרכז-אטלנטי בין גרינלנד לנורווגיה. לחוקרים יש עניין מיוחד במעשנות שחורות אלו מכיוון שהן פועלות באזור היציב יותר של קרום כדור הארץ, שבו הפעילות הטקטונית נמוכה ועקב כך שדות של נביעות הידרותרמיות נפוצים פחות. המעשנות השחורות המצויות בעומק הרב ביותר נתגלו בשקע קיימן, כ-5,000 מטרים מתחת לפני האוקיינוס.
מעשנות לבנות הן נביעות הפולטות מינרלים בגוון בהיר, דוגמת אלו המכילים בריום, סידן, וצורן. הטמפרטורה של נביעות אלו היא בדרך כלל נמוכה יותר מהטמפרטורה של מעשנות שחורות. נביעות הידרותרמיות אלקליות אלו מייצרות בקביעות גם אצטיל קואנזים A, ובכך הן מתניעות את תהליך מעגל קרבס ומספקות הן נקודת התחלה למולקולות אורגניות מורכבות יותר, וגם את האנרגיה הנדרשת לייצורן. בספרו "התרוממות החיים: עשר ההמצאות הגדולות של האבולוציה" מצטט המחבר, ניק ליין, את החוקר מייק ראסל (Mike Russell) שבחן במיקרוסקופ אלקטרונים סלע מאובן בן 350 מיליון שנים שנוצר ממעשנה לבנה ומצא בו תאים זעירים שקוטרם עשירית המילימטר או פחות, גודל דומה לתאים אורגניים, הקשורים ברשתות סבוכות. במכתב שכתב ראסל ב-1988 לכתב העת המדעי Nature ציין ראסל שהתאים אפשרו אמצעי לרכז מולקולות אורגניות והתנאים האלקליים הפכו אותם למדגרה אידיאלית ליצירת חיים.
הפאונה של נביעות תת-ימיות.
מקובל, באופן מסורתי, שהחיים על פני האדמה מתאפשרים בעזרת האנרגיה המגיעה מהשמש, אבל לאורגניזמים החיים במעמקי הים אין גישה לאור השמש, ולכן הם תלויים בחומרי מזון המצויים במים בהם הם חיים. בעבר סברו אוקיינוגרפים שאורגניזמים החיים באזור הנביעות תלויים בשלג הימי, כמו כל האורגניזמים החיים במעמקי הים. סברה זו הניחה שתזונת אורגניזמים אלו מבוססת על שרידי הצמחים שגדלים סמוך לפני המים בעזרת אור השמש. כמה מאורגניזמים של אזור הנביעות אכן ניזונים מ"גשם" זה, אבל אם היה זה מקור האנרגיה היחיד היו אמורות צורות החיים המתקיימות באזור זה להיות מפוזרות בדלילות. בפועל, בהשוואה לקרקעית הים שמסביב צפיפות האורגניזמים באזור הנביעות ההידרותרמיות גדולה פי 10,000 עד פי 100,000.
הנביעות ההידרותרמיות מסוגלות לקיים כמויות גדולות כאלו של אורגניזמים משום שהמים הנפלטים מהנביעות ההידרותרמיות עשירים במינרלים מומסים, ואלו מזינים אוכלוסייה גדולה של חיידקים כמואוטוטרופים. חיידקים כימוסינתטיים אלו משתמשים בתרכובות הגופרית, במיוחד במימן גופרתי, תרכובת רעילה ביותר עבור מרבית האורגניזמים המוכרים, על מנת לייצר חומר אורגני בתהליך הכימוסינתזה. החיידקים הכימוסינתטיים מתרבים ויוצרים מרבד עבה המושך אליו אורגניזמים אחרים דוגמת שטצדאים ושטרגליים הניזונים ישירות מהחיידקים. אורגניזמים גדולים יותר דוגמת חלזונות, חסילונים, סרטנים, תולעים רב זיפיות מהמשפחה Siboglinidae, דגים ותמנונים יוצרים שרשרת מזון של טורפים ונטרפים מעל הצרכנים הראשונים של החיידקים. המשפחות העיקריות של אורגניזמים השוכנים סביב נביעות בקרקעית הים הם תולעים טבעתיות, Siboglinidae, חלזונות, וסרטנאים, כשצדפות גדולות, וחסילונים עיוורים מהווים את מרבית האורגניזמים שאינם מיקרוסקופיים.
המערכת האקולוגית שנוצרה כך תלויה בקיום מתמשך של שדה הנביעות ההידרותרמיות כמקור אנרגיה עיקרי, בשונה מהחיים על פני כדור הארץ המבוססים על אנרגיה סולרית. עם זאת, אף שנהוג לומר לעיתים קרובות שחברות בעלי חיים אלו מתקיימות כשאינן תלויות בשמש, חלק מהאורגניזמים תלוי בפועל בחמצן המופק מאורגניזמים המבצעים פוטוסינתזה. אחרים הם אנארוביים כפי שהיה בתחילת היווצרות החיים על פני האדמה.
תולעים צינוריות, שיכולות להגיע לגודל של מעל לשני מטרים, הן חלק חשוב באוכלוסיית בעלי החיים סביב נביעה הידרותרמית. לתולעים אלו אין פה או מערכת עיכול, וכמו תולעים טפילות, הן סופגות חומרי מזון המיוצרים על ידי החיידקים השוכנים ברקמות שלהן. בכל גרם רקמה של התולעים שוכנים כ-10 מיליארד חיידקים. לתולעים הצינוריות יש איברים דמויי נוצות אדומות עשירים בהמוגלובין. ההמוגלובין מתקשר למימן הגופרתי ומעביר אותו לחיידקים החיים בתוך התולעת. בתמורה מזינים החיידקים את התולעת בתרכובות פחמניות. שני מיני התולעים השוכנים בנביעה הידרותרמית הם "Tevnia jerichonana", ותולעת צינור ענקית ("Riftia pachyptila"). אחת מאוכלוסיות בעלי החיים השוכנים בנביעות הידרותרמיות שנתגלתה כונתה "עיר הצלופחים" ("Eel City") וכללה בעיקר צלופחים. אף שצלופחים אינם בעל חיים נדיר, במרבית המקרים, כפי שתואר לעיל, רוב בעלי החיים השוכנים בנביעות הידרותרמיות הם בדרך כלל חסרי חוליות. עיר הצלופחים שוכנת בסמוך להר הגעש התת-מימי ואילולואו, בסמואה האמריקנית.
עוד ב-1993 כבר זוהו יותר מ-100 מינים של חלזונות ימיים בנביעות הידרותרמיות. בסך הכל נתגלו יותר מ-300 מינים חדשים של אורגניזמים בנביעות הידרותרמיות רבים מהם "מינים אחים" שנתגלו באזורי נביעה נפרדים גאוגרפית. קיימת השערה כי לפני שהלוח הצפון-אמריקאי עלה על הרכס המרכז-אוקייני, היה אזור נביעות ביוגאוגרפי אחד במזרח האוקיינוס השקט. המחסום שנוצר בפני מעבר חופשי של בעלי חיים החל את ההתפצלות האבולוציונית של המינים באתרים השונים. צורות החיים המדגימות את תופעה אבולוציה המתכנסת, כפי שניתן לצפות בהן בנביעות הידרותרמיות נפרדות, מוצגות כדוגמאות בולטות לתמיכה בתאוריה הכללית של הברירה הטבעית והאבולוציה.
מינים חדשים ויוצאי דופן מתגלים חדשות לבקרים בסביבת מעשנות שחורות:
תאוריות ביולוגיות.
אף שגילוי הנביעות ההידרותרמיות הוא מאורע חדש יחסית בהיסטוריה של המדע, החשיבות של תגלית זו הובילה לפיתוח כמה תאוריות ביולוגיות וביו-אטמוספיריות חדשות ותמכה בהן.
הביוספירה העמוקה החמה.
בתחילת מאמרו "הביוספירה העמוקה החמה" שהודפס ב-1992 מתייחס תומאס גולד (Thomas Gold; 2004-1920) ל"נביעות אוקייניות" כתומכות בתאוריה שלו שבעומק קרום כדור הארץ מתקיימים חיים עשירים של חיידקים שאינם תלויים באור השמש או בתהליכי הפוטוסינתזה וכי הם מוצאים את דרכם אל פני השטח.
מאמר שכותרתו "יצירת פחמימנים בתהליך שאינו ביולוגי" ("abiogenic hydrocarbon production") בגיליון פברואר 2008 של כתב העת המדעי Science משתמש בנתונים מניסויים שנערכו בשדה הנביעות ההידרותמיות המכונה "העיר האבודה" (באנגלית "Lost City" , בעומק 780 מטרים מתחת לפני הים) על מנת לדווח כיצד יכולה להתקיים יצירה של תרכובת אורגנית שלא בתוך אורגניזם. מדובר על סינתזה של פחמימנים בעלי מסה מולקולרית קטנה מפחמן דו-חמצני שמקורו במעטפת כדור הארץ בנוכחות סלעים אולטרה-מאפיים, מים, וכמויות חום מתונות.
בריאה ספונטנית הידרותרמית.