长期以来，人们一直认为阳光照不到的数千米深海海底寒冷、黑暗、食物稀少，就像一片沙漠。然而在1970年代末，一幅景象第一次出现在人们眼前：在那片黑暗中央，矗立着喷吐黑烟的烟囱，周围密密麻麻地聚居着蛤类和长着鲜红羽鳃的管状蠕虫。造就这一连科学家都难以置信的场景的主角，正是热液喷口。
热液喷口（Hydrothermal Vent）是指被地球内部热量加热的水从海底裂隙中喷涌而出的地方。它们主要集中在推动大陆的板块彼此分离的洋中脊附近，是因为地球在地质上仍然活跃、表面又有丰富的水才会出现的现象。
本文将依次介绍这些喷口是如何被发现的、黑色烟囱按什么原理生长、没有阳光也能生存的生物以什么为食，以及以完全不同方式运作的失落之城。
海底热泉塑造的另一个世界
1977年，潜水器窗外出现的意外生命
1977年2月，乘坐美国深海潜水器阿尔文号（Alvin）的研究人员在加拉帕戈斯海底裂谷直接观察到涌出温水的裂隙和聚集在其周围的生物，并采集了样本。俄勒冈州立大学的杰克·科利斯（Jack Corliss）等多位地质学家参与了这次考察。
（1）早有预兆的发现
1976年，斯克里普斯海洋研究所先用在深海中拖曳的相机捕捉到了异常信号，第二年研究人员回到同一地点亲眼确认。
（2）黑烟的发现
1979年春，阿尔文号在东太平洋海隆北纬21度处发现了喷出黑色颗粒的烟囱，这种烟囱后来被称为黑烟囱。
（3）意想不到的景象
那里完全没有光，却生机盎然。这些生命依靠阳光以外的能量生存，这一事实是在此后的研究中逐渐揭示的。
不会沸腾的400度热水与不断长高的烟囱
喷口周围的海水约2度，十分寒冷，而喷出的水温度在60度到400度以上不等。在大西洋中脊南段，甚至曾短暂观测到464度。水之所以没有化为水蒸气，是因为水深2,500米处的压力高达约250个大气压。
（1）矿物凝固的瞬间
热水中富含从地壳中溶出的金属和硫成分，这些水一遇到冰冷的海水，矿物便一下子沉淀下来，成为烟囱的壁。
（2）黑色的真面目
最先堆积的是硫酸钙类矿物硬石膏，随后铜、铁、锌的硫化物填满缝隙。黑烟的颜色就来自这些硫化物颗粒。
（3）快速生长的高塔
有记录显示烟囱一天可长高约30厘米，有的高达60米。1996年，俄勒冈近海一座绰号“哥斯拉”的40米高烟囱曾自行倒塌。富含钡、钙、硅且温度较低的喷口会冒出白烟，被称为白烟囱。
从烟囱流出的水比周围海水轻，因此会向上涌升并扩散开来，这样散布出去的金属成分也在海洋的铁循环中发挥着作用。
以化学物质代替阳光为食的生态系统
据了解，喷口周围的生物密度比周边海底高出1万倍到10万倍。支撑这种繁盛的是从硫化氢等化学物质中获取能量、制造养分的细菌。光合作用用光完成的事情，化能合成则用化学物质来完成。
（1）没有嘴也没有肠的蠕虫
管栖蠕虫中的巨型管虫（Riftia pachyptila）没有嘴和消化道，依靠生活在体内名为营养体的器官中的细菌所制造的养分生存。这种共生关系直到1981年才被揭示。
（2）运送毒物的红色羽鳃
硫化氢对大多数生物来说是有毒的，但管虫红色羽鳃中的血红蛋白能同时运载氧气和硫化氢，并把它们交给细菌。
（3）食物链的上层
在啃食细菌的小型甲壳类之上，虾、蟹、螺乃至章鱼层层相接。
迄今为止，在喷口发现的新物种已超过300种。2001年在印度洋海井（Kairei）喷口首次报告的鳞角腹足蜗牛，披着的铠甲不是由钙构成，而是由硫化铁构成。不过，若说这个生态系统与太阳完全无关，就言过其实了，因为这里的生物也依赖光合作用产生的海水中的氧气。
失落之城与仍待解答的问题
2000年12月，在大西洋中脊旁的亚特兰蒂斯海底山（Atlantis Massif）发现了一片完全不同的喷口区，它被命名为失落之城。它不是靠火山热量，而是靠地幔岩石与海水相遇时发生的化学反应所释放的热量运作，水温较低，为40度到90度，水呈强碱性。这里已确认存在至少持续了3万年的活动痕迹，因此被认为比寿命短暂的黑色烟囱存续得久得多。
- 黑色烟囱（Black Smoker）：热源是火山活动，数百度的酸性水中富含金属硫化物。
- 失落之城（Lost City）：热源是地幔岩石的蛇纹石化反应，释放氢气和甲烷，并矗立着白色碳酸盐塔。
- 波塞冬（Poseidon）：失落之城中最大的塔，高约60米。
- 生命起源（Origin of Life）：有假说认为这类喷口是生命的摇篮，但学界的争论仍在继续。
截至2009年，已知的活跃喷口区约有500处，其中近一半并非直接观察到，而只是根据水中信号推测出来的。甚至有评估认为，海底只有不到1%为人熟知，可见尚待探索的地方还有很多。最深的喷口是在加勒比海开曼海槽水深约5,000米处确认的。对看不见的地方究竟有什么始终保持好奇，这正是热液喷口探索的第一步。
