本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
編者按：記者兼船員 Kathryn Eident 正在亞特蘭蒂斯號科考船上進行為期一個月的航行，以探索東熱帶太平洋的海底火山活動以及其他研究專案。 這是為 ScientificAmerican.com 撰寫的關於這次發現之旅的第四篇博文
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在亞特蘭蒂斯號科考船上的任何科學家乘坐阿爾文號深潛器下潛到海底之前，他們都必須花費數小時仔細研究水深地形圖，評估海底的每個細節，併為深潛器制定跟蹤路線。
正是透過梳理這些地圖，南卡羅來納大學的地質學家斯科特·懷特最近發現了一個看起來像是資料異常的點——地圖某個部分的一組四個隨機點。 懷特沒有將該特徵視為軟體錯誤而丟棄，而是決定讓深潛器去檢查一下。 事實證明他的預感是正確的：“資料異常點”實際上是一組四個熱液噴口——在海底噴湧的黑煙囪。
“這些噴口存在於這裡這一事實很有趣，”懷特說道，他之前曾研究過加拉帕戈斯裂谷帶 (GSC)。
他說，雖然科學家們已經在 GSC 的其他部分發現了熱液噴口，但這個更靠近加拉帕戈斯熱點地區的區域似乎很少。 他們不確定原因，因此發現更多的噴口為科學團隊關於這個獨特的中洋脊的越來越多的未知問題清單又增加了一個問題。
熱液噴口與火山噴發有關，並在世界各地的中洋脊沿線被發現。 科學家在 1970 年代後期首次發現它們，逐漸瞭解到這些噴口有助於地球的冷卻過程，使地殼內部的熱量能夠釋放到較冷的海洋中。
從根本上說，熱液噴口是從地殼內部逸出的非常熱的海水流。 火山活動導致地殼破裂，使海水進入，變得過熱並吸收礦物質。 當過熱的水迴圈回海底並與較冷的海水接觸時，礦物質會凝固並形成像懷特發現的黑煙囪這樣的結構。
懷特很高興首先透過地圖找到這些噴口，而不是在深潛器中偶然發現它們。
“這就是我們能夠實現的飛躍，”懷特在談到科學團隊可用的新型精密測繪工具時說道。 “我們開始真正瞭解正在發生的事情，而不是像在黑暗中拿著手電筒四處遊蕩。”
除了使用阿爾文號深潛器勘測海底外，科學團隊還在使用自主水下航行器“哨兵”號，這是一種由伍茲霍爾海洋研究所 (WHOI) 工程師設計和操作的機器人。
“哨兵”號形狀像翻車魚，側面裝飾著鮮豔的黃色和橙色，配備了大量感測器、導航裝置和測繪工具。 它可以生成科學家們見過的最詳細的水深地形圖。
“哨兵”號在晚上工作，在阿爾文號安全返回船上後。 它巨大的尺寸和重量需要船上的起重機將其吊到舷外並放入水中。 一旦脫離船隻，機器人就會下降到海底，並在離海底幾英尺的高度航行一夜，收集資料並與遠在海面之上的船隻進行遠端通訊。
在這次航行中，科學團隊以兩種方式使用該機器人。 有時他們要求 WHOI 工程師對“哨兵”號進行程式設計，以繪製先前未探索過的山脊區域的地圖，使用這些資料來計劃未來的潛水。 其他時候，他們使用機器人用其高解析度剖面圖來填充先前繪製的區域。
在“哨兵”號之前，科學家們使用側掃聲納和多波束聲納測繪等工具來一窺海底。 他們製作的地圖只能給科學家們提供海底山丘和山谷的模糊影像，留下很多需要解釋的地方。 現在，科學家們實際上可以在“哨兵”號地圖上“看到”火山特徵，然後再潛入深潛器中親自檢視。
首席科學家約翰·辛頓說：“‘哨兵’號地圖絕對是具有啟發性的。 “有了‘哨兵’號，我們獲得的影像比我們在陸地上大多數情況下獲得的影像都要好——這真是令人震驚。”
正是藉助“哨兵”號和阿爾文號這樣的工具，科學團隊才能夠更好地瞭解海底發生的複雜火山過程。 自他們首次乘坐亞特蘭蒂斯號科考船從加拉帕戈斯群島啟航以來的近四個星期裡，他們探索了 GSC 西部的特徵，那裡的表現很像典型的中洋脊。 然後，在進行了兩週的潛水和測繪之後，他們向東走，研究了加拉帕戈斯熱點如何影響更靠近島嶼的山脊。
辛頓說：“阿爾文號和‘哨兵’號協同工作非常出色。 “我希望下一代地質學家知道他們可以結合使用阿爾文號和‘哨兵’號來進行地質研究。 這是可以做到的。”
隨著旅程接近尾聲，該小組正在為重返陸地生活做準備。 這次航行的工作——數十次阿爾文號潛水和測繪調查——已成功完成。
在他們的家庭實驗室裡，他們將分析數十個岩石樣本，仔細檢查數百張照片，並回顧一小時又一小時的錄影帶，尋找更多線索，以幫助他們瞭解沿 GSC 水下火山噴發的神秘過程。
辛頓在談到他們收集的資料時說：“裡面還有很多東西。 “有些真正的大問題我不知道答案——我仍在整理觀察結果。”
圖片來源：Mark Spear 拍攝，伍茲霍爾海洋研究所