熱水噴出孔
Ashadze熱水フィールド(大西洋中央海嶺の北緯13度、深度4200 m)は、それまで最も深い場所にある熱水フィールドであった。2010年4月6日、イギリス国立海洋学センター、NASAジェット推進研究所、およびウッズホール海洋研究所のの研究チームが、カリブ海ケイマン諸島沖合のケイマン海溝で、世界で最も深い場所に位置する熱水噴出孔を発見した。それまで確認されていた通常の熱水噴出孔の約2倍、最も深いとされたブラックスモーカーよりもさらに800m深い水深5,000mの海底にある。海洋探検家ウィリアム・ビービにちなんでBeebe熱水サイト(北緯18度33分 西経81度43分 / 北緯18.550度 西経81.717度 / 18.550; -81.717、深度5000 m)と名付けられたこの熱水噴出孔は、鉄と銅の鉱石で形成されたチムニーを持つブラックスモーカーのひとつである。水温は摂氏400度と推定され、周辺では目を持たず代わりに背中に光受容体を持つ新種のエビ類や白い触手を持つ新種のイソギンチャク類など発見が相次いでいる。2010年にサイトにおいて、グループによって熱水プルームの信号が検出された。さらに2013年の初めには、カリブ海の深度約5000 mの場所から熱水噴出孔が発見された。
構造プレートが互いに離れているフアンデフカ中部海嶺の火山と熱水噴出孔が研究されている。また、メキシコのバハカリフォルニアスル州のコンセプシオン湾(Bahía de Concepción)においても、熱水噴出孔やその他の地熱現象が調査されている。
かつては、太陽エネルギーこそがあらゆる生命エネルギーの源であると考えられてきた。しかしながら深海生物は、太陽光の恩恵を受けることができない深海環境に生息している。以前の底生生物研究においては、熱水噴出孔周辺の生物のエネルギー獲得は深海生物と同様にマリンスノーに依存していると考えられてきた。すなわち、マリンスノーの大本である表層海域の植物プランクトンに依存した、つまり大枠としては太陽に依存した生態系の一部とみなされていた。一部の熱水噴出孔周辺の生物は、たしかにこの太陽からのエネルギー源を消費することが知られている。しかしながら、もし仮にすべてが太陽依存のシステムに存在している状況であれば、熱水噴出孔周辺の生物はもっと疎(低密度)になるはずである。ところが実際には、周囲の海底と比較して熱水噴出帯の生物密度は10,000〜100,000倍ほどもあることが知られている。
熱水噴出孔周辺の生態系は、巨大なバイオマスと生産性を持っているが、これはベントという特殊な環境で進化した共生関係に依るところが大きい。深海の熱水噴出生態系は、無脊椎動物の宿主と化学独立栄養微生物の間で構築される共生環境が重要であり、浅水や陸域の熱水噴出孔環境とは大きく異なっている。上述のとおり、太陽光は深海熱水噴出孔に到達しないため、深海熱水噴出孔内の生物は太陽からエネルギーを得て光合成を行うことができない。そのため、熱水噴出孔で見つかった微生物は化学合成からエネルギーを獲得している。このプロセスは、太陽からの光エネルギーとは対照的に、硫化物などの化学物質からのエネルギーを使用して炭素を固定するものである。言い換えれば、共生生物は無機分子(H2S、CO2、O)を有機分子に変換し、ホストはそれを栄養として使用する。しかしながら、硫化物は地球上のほとんどの生命にとって非常に有毒な物質である。このため、1977年に熱水噴出孔が生命で溢れているのが最初に発見されたとき、大きな驚きを持って科学界に受け止められた。その場所では、動物の鰓に生息する化学独立栄養生物の共生(内部共生)が発見され、そのことが多細胞生物が熱水由来の毒性に耐えることができる理由であると考えられた。今日、微生物共生生物が硫化物解毒に寄与し宿主が有毒な環境下での生存を可能にしているのかに関して、研究が進められている。