熱水噴出孔
さらに、純粋ではなく塩分を含む水の場合、高温と高圧の臨界点はさらに上昇する。海水(重量比で3.2%のNaClを含む)の臨界点は、298.5大気圧下で407 °C (765 °F)であり、これは深さ2,960メートル (9,710 ft)の水圧環境下に対応する。したがって、この塩分濃度と深さの場合、熱水の温度が407 °C (765 °F)を超えると超臨界となる。さらに、地殻の相分離のために、熱水噴出孔から吹き出す流体中の塩分は、時おり大きく変動することが知られている。同一の圧力条件下において、塩分濃度の低い液体の臨界点温度は、海水よりも低く、純水よりも高くなる。たとえば、280.5大気圧下で2.24%のNaCl溶液の臨界点温度は400 °C (752 °F)である。したがって、熱水噴出孔の最も高温の部分の水は、気体と液体の間の物理的性質を持つ、いわゆる超臨界流体である可能性がある。実際にいくつかの噴出孔において、超臨界状態が観察されている。しかしながら、熱水循環、鉱物堆積物形成、地球化学フラックス、そして生物活性の点で、この超臨界がどのような影響を与えるのかは、まだよく判明していない。
ノーチラス・ミネラル社(Nautilus Minerals)は、ビスマルク群島のソルワラ鉱床から採掘を開始する段階にあり、ネプチューンミネラル社(Neptune Minerals)は、ケルマデック諸島近くのケルマデックアークに位置するランブルIIウェスト鉱床の開発初期の段階にある。どちらの会社も、既存のテクノロジーをベースとして開発を進めている。ノーチラス・ミネラルは、提携してプレーサー・ドーム (今の一部バリック・ゴールド )、10の上に戻って2006年に成功した 世界初のROVに取り付けられた改造ドラムカッターを使用して、表面にメートルトンの採掘されたSMSを送る方法である。2007年のネプチューンミネラル社は、世界で初めてROVに搭載された改造された石油産業の吸引ポンプを使用して、SMS堆積物サンプルを回収することに成功した。
海底採掘は、採鉱機械からのダストプルーム(海底堆積物の巻き上げ)、ベントの崩壊や再形成、メタンハイドレートの放出、海底地すべり、といった様々な要因により、熱水噴出孔周辺の環境や生態系に影響を与えうる。そのため、採掘を開始する前に、事前に海底採掘の潜在的な環境への影響を明らかにし管理措置を実施するべく、上記の会社では様々な作業が実施されている。
熱水噴出孔が見られるような深度は、通常の海域であれば、一般的には生物活動は非常に希薄である。しかしながらチムニー周辺は、独自の生態系が形成される。日光は存在しないため、多くの生物、特に古細菌や極限環境微生物などによって駆動される化学合成プロセスを通じて、チムニーから提供される熱、メタン、硫黄化合物などがエネルギーに変換される。そのため、熱水噴出孔周辺の生物社会は、一次生産者であるバクテリアとアーキアに大きく依存していると言える。熱水噴出孔から噴出する水は豊かな鉱物資源を溶解しており、有機物合成をするバクテリアの大量増殖を可能にしている。これらのバクテリアは、各種硫化物から有機物を合成するものが多く知られている。また、熱水噴出孔の海底地殻内に生息する好熱性の微生物も、熱水に巻き込まれて大量に噴出している。多くはバクテリアだが、温度の上昇に伴いサーモコッカス(Thermococcus)やメタノカルドコッカス(Methanocaldcoccus)といったアーキアの割合が増加する。
メキシコ沿岸沖の、日光が全く届かない深さ2,500メートル (8,200 ft)に位置するブラックスモーカー周辺で、光合成細菌の種が発見されている。緑色硫黄細菌に属するChlorobiaceaeファミリーの一部であるこれらの細菌は、太陽光ではなくチムニーからのかすかな赤外光を利用して、光合成を駆動している。これは、太陽光以外の光のみを利用して光合成を行う、自然界で発見された最初の生物である。
バクテリアは増殖して厚いマット状に広がり、これを餌にする端脚類やカイアシ類などが集まってくる。そして巻貝・エビ・カニ・チューブワーム・魚類・タコなどより大きな生物とともに食物連鎖を形成する。このようにしてできる生態系は熱水噴出孔をエネルギーの供給源として存続し、太陽エネルギーに依存する地表の生態系とは異なる体系をつくる。ただし、この生物社会は太陽とは無関係に存在するといわれることが多いが、そのなかには光合成により生じた酸素に依存するものも混じっている。それ以外のものは太古と変わらぬ嫌気性生物である。
熱水噴出孔の動物と密接な関係にある微生物社会を嫌気性・金属耐性の観点から計数観察した結果、対象とした熱水噴出孔周辺の動物相を支える微生物社会の大部分に金属耐性があり、嫌気的に金属を還元すること、嫌気性金属呼吸(テルル酸呼吸)が熱水噴出孔の動物相と共生する微生物において重要なプロセスであるらしいこと、などが報告されている。
例えば2メートル (6.6 ft)以上に成長することもあるシボグリヌム科のように、チューブワームは熱水噴出孔周りの生物社会ではしばしば重要な位置を占めることが知られている。チューブワームは寄生生物のように、養分を直接体組織に吸収する。チューブワームには口も消化管もなく、バクテリアを体内に寄生させる。