關於地球早起生命起源於哪裡，這個問題科學家一直想要獲得答案，我們都知道，早期生命在太古宙時期（38.4億年前-25億年前）開始誕生繁衍，太古宙是一個地殼薄、地熱梯度陡、火山—岩漿活動強烈而頻繁、岩層普遍遭受變形與變質、大氣圈與水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉積物的時期；也是一個矽鋁質地殼形成並不斷增長的時期，又是一個重要的成礦時期。
在這個時期，開始出現數量比較多的原核生物。生命開始慢慢繁衍進化，但是原核生物究竟是如何誕生的，科學家一直想要得到答案。
1977年，美國「阿爾文號」深潛器潛到了加拉巴戈斯群島深海，在那裡測得深層海水高達8攝氏度，同時海底出現白色的巨型蛤類，除此之外，在這裡還發現了由黃鐵礦、閃鋅礦和黃銅礦組成的硫化物，這種反常的現象引起專家們的關注。
1979年，「阿爾文號」帶著一群生物學家重新來到這裡，他們又在同一地點約2610～1650米的海底熔岩上發現了數十個冒著黑色和白色煙霧的煙囪，這讓科學家十分驚奇，一般深海的溫度只有0C，而海底活躍的黑煙肉附近的水溫卻高達350C到400C。
透過阿爾文號深潛器的舷窗看到的黑煙囪
這些含礦熱液從煙囪中噴出，與周圍海水混合後，產生沉澱變為「黑煙」，沉澱物主要由磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦和銅－鐵硫化物組成。這些海底硫化物堆積形成直立的柱狀圓丘，由此這些柱狀圓丘稱為「黑煙囪」。
經過科學家們的仔細研究，「黑煙囪」的形成，主要與海水在大洋地殼裡熱循環有關。經過科學家們的仔細研究，「黑煙囪」的形成，主要與海水在大洋地殼裡熱循環有關。冷的海水順著海底岩石的縫隙進入洋殼的深部，接觸到被岩漿灼熱的岩石後發生反應，同時溶解了周圍岩石中多種金屬元素後。反應後的海水變成高溫高壓富含礦物質的水，稱為「熱液」。
隨後它們又沿著裂隙對流上升並噴發，上涌的熱液噴出洋殼頂部，與冰冷的海水相遇。熱液冷卻過程中，礦物從其中析出，並且就近沉澱在噴出口的四周，日積月累下來就形成了一個個高高低低的像煙囪般的噴口。
「煙囪」噴出來的熱液如果有豐富的金屬離子和硫離子，當熱液與冷的海水混合時，黑色的金屬硫化物迅速沉澱下來，就會形成「濃煙滾滾」的「黑煙囪」；當然也有一些小的煙囪噴出的熱液溫度稍低、流速較小、且其中含有較多的矽離子和鈣離子，就會成為冒出二氧化矽和石膏的「白煙囪」。
熱液冷卻後在海底及其淺部通道內堆積了硫化物的顆粒，形成金、銅、鋅、鉛、汞、錳、銀等多種具有重要經濟價值的金屬礦產。
我們要知道，水深每增加10米，水壓就會增加1個大氣壓，1個大氣壓為105帕， 而1帕為1牛頓力作用在1平方米上的壓強。十個大氣壓就相當於一百萬牛頓的力作用在1平方米上的壓強，即10千克(一百噸)的物體放在1平方米上造成的壓強。在這樣高溫高壓的極端惡劣環境下怎麼還可能有生物呢?
海底「黑煙囪」附近的生物群，科學家稱之為「玫瑰花園」
然而科學家卻在這裡發現了一群奇特的生物，發現了與人們常識迥異的生物群和食物鏈。其中最具有代表性的生物，是長達3米的管狀蠕蟲。這類蠕蟲沒有口腔和肛門，成群在海底，什麼都不吃，靠體內的硫細菌供給營養。還有一種貝殼，有一尺長。
海底黑煙囪附近的管狀蠕蟲
「我們知道萬物生長靠太陽，那麼這些生物在黑暗裡生活，靠什麼呢?靠地熱，它們吃的是地熱和硫細菌，「黑煙囪」附近生物鏈的基礎是細菌，細菌通過化學作用吸取地熱帶出來的能量，形成各級生物鏈的營養源。也就是說，除了我們已知的食物鏈之外，還有一個「黑暗食物鏈」。——中科院院士汪品先
而這些發現也讓科學家驚奇地發現，早期生命的起源可能就是來自這些黑煙囪。
為什麼科學家會認為早期生命會起源於「黑煙囪」呢？因為「黑煙囪」附近生物鏈的生存環境，與太古宙生命起源時期類似。
我們是如何得知生命形成之初環境的呢?化石給了我們很好的證據，它們是歷史的最好見證者，根據科學家的研究發現，在澳大利亞、北美和南非三個不同的大陸的11個地點發現了年齡在25億年以上的太古代疊層石。疊層石是由藍藻等低等微生物的生命活動所引起的周期性礦物沉澱、沉積物的捕獲和膠結作用而形成的疊層狀的生物沉積結構。
疊層石
太古代從38億年前開始，在23億年前結束，那時候已經形成了岩石圈、水圈和大氣圈。當時的地殼表面大部分被海水覆蓋，伴有大量火山噴發，由此，地球早期水熱環境和嗜熱微生物可能非常普遍，地球早期的生命可能就是嗜熱微生物，嗜熱微生物是指最適宜生長溫度在45℃以上的微生物。嗜熱微生物不僅能耐受高溫，而且能在高溫下生長繁殖，其生存環境需要較高的溫度。這與普通芽孢細菌的耐熱性不同，普通芽孢細菌在高溫下形成芽孢抵抗逆境，待環境條件恢復，芽孢萌發成營養體，而芽孢不具有繁殖能力，只是抗逆性休眠體。
而「黑煙囪」附近生物鏈的生存環境，則與地球早期的這種環境類似，大量的海底調查研究發現，在海底黑煙囪周圍廣泛存在著古細菌，在海底黑煙囪周圍高溫、高壓、黑暗、缺氧、含硫等極端環境中 ,生活的這些特殊的深海生物群落 ,它們的初級生產者嗜熱細菌和古細菌 ,在基因組序列上也最接近地球上原始的祖先。
這些古細菌極端嗜熱，可以生存於350℃的高溫熱水及2000－3000米的深水環境中，為古老生命的孑遺。黑煙囪噴出的礦液溫度可高達350℃，並含有CH4、CN等有機分子，為非生物有機合成，如此環境可以滿足各類化學反應，其環境可以說與生命起源時地球上的高溫、缺氧環境非常類似。。
而且，太古宙時期沒有綠色植物，沒有光合作用產生的大量氧氣。所以，光合作用也可能起源於熱液的「黑煙囪」。
科研人員在大西洋深海的「黑煙囪」，發現有一種蝦的背上有感光區，能夠感知藍綠光線。另外，美國科學家在5000米深的海底曾關閉深潛器燈光5分鐘，在熱液口發現光線。「這種光顯然被最早的某一種生物利用了，這個時候光合作用效率高的優越性就顯示出來了，把生物的演化往前推進。
總結來說，地球歷史早期熱液系統曾經在地球表面廣泛分布 ,因而嗜熱微生物有著廣泛的生存空間。通過對生命起源必須具備的物質條件、環境條件、能量條件、安全條件等方面考慮 ,現代海底黑煙囪周圍的水熱環境是探索生命起源的理想場所，並且海底生物由此在深海慢慢進化出光合作用，從深海到淺海，再到陸地。
科學家發現最古老的標本，具有35億年歷史的圓頂形細菌塊，科學家們稱其為「疊層石」。這種標本是在澳大利亞西部發現的，而澳大利亞西部當時是處於淺海地區，這側面佐證了早期生命的發展順序。
達爾文在一封信里曾講到，生命最早很可能在一個熱的小的池子裡面，也就是後人講的「原始湯」。達爾文生活的年代對深海基本還是一無所知，這個想法經過很多年都沒有證實。近30年來深海生物科研的重大突破，則是對這種設想的佐證。——汪品先
我國科學家經過長期不懈的野外「追蹤 」，終於在在山西五台山地區首次發現了完整的古海底「黑煙囪」，初步判斷其地質年齡約有14.3億歲。
專家經過研究提出，在14.3億多年前，華北地區仍是一片汪洋大海，河北興隆一帶正處於大陸裂谷最深的海底上。在海水 循環加熱後，這些兩到三厘米高的「黑煙囪」成為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等地殼內部礦物質噴涌而出的通道，「黑煙 囪」周圍聚集了蓬勃的微生物群落。
「顯微鏡下，可見從通道中央向外壁有四五個礦物層， 煙囪頂部多被數毫米厚黃鐵礦充填，表明『煙囪』被埋藏時已經熄滅 。通過對比上百個現代海底「黑煙囪」資料和初步的礦物成分鑑定，課題組確定這些礦石就是古海底「黑煙囪 」。
而在《岡瓦納研究》(Gondwana Research)雜誌上發表的一篇論文上，美國的地質學家們稱他們發現了14.3億年前的深海微生物化石，這些古老的被稱之為「海底黑煙囪」化石是科學家們在一個中國礦山下挖掘出土的。參加此次化石研究美國聖路易斯大學的地質學家蒂莫斯-卡斯基說：
這些微生物是我們星球上最古老的活的生命類型的餘存物，它們『有力地表明』生命起源於深海水熱環境，而非淺海或其他環境中，一些人喜歡稱其為極端環境下的生命。這些細菌很可能存在於另一個星球，那裡的環境不同於我們生存的環境。」這些石質的「海底黑煙囪」有50英尺(15米)高，由於它們非常脆弱，一碰就會崩塌，因此，進行現代海底黑煙囪的取樣極其困難
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該發現為科學家進行地質和地理生物研究提供了一些非常有價值的陸上標本，因為一些化石居然有3英尺長。這些海底黑煙囪的年代和尺寸有助於科學家們了解古代水熱環境下生物的生長，以及海底生物的發展和相互關聯。
深黑「黑煙肉」附近的生態系統中的能量來源於地熱能，但是早期生命是如何利用地熱能來為自己補充能源，進行生存繁衍的呢?
《細胞》雜誌上Nick Lane的研究表面，那裡的生命演化出了一種微小的細胞離子泵， 能夠利用高溫海水噴涌時產生的帶正電荷的質子梯度。之後，原始細胞中的離子泵慢慢進化出能夠利用不同類型的離子梯度，包括能利用細胞外鈉離子梯度的鈉泵，它可以驅動合成像蛋白質這種複雜的生物大分子。
根據化學滲透原理我們知道， 生物最基礎的能量代謝形式均是基於質子動力，都依賴生物膜系統來完成。同時，物質的凝聚也需要生物膜來包裹。早期的生命體是如何利用深海「黑煙肉」源源不斷的能量和環境條件來發明膜系統的呢?這些目前仍是個沒有解開的謎題。
只有解決了這個問題，才能徹底弄清生命的起源問題。科學永遠不斷在向前發展，地球那些潛藏的過去也會慢慢被我們掀去歷史的烙印，相信總有一天我們會解開生命起源之謎
數據來源：
1、《深海黑煙囪,地球生命的來源》
2、《我科學家在陸地上發現「黑煙囪」 為探索地球早期生命起源提供重要科學證據》
3、《生命從何而來——深海「黑煙囪」的啟示》
4、《「海底黑煙囪」與生命起源述評》
5、《海底搬家記，搭上「順風車」去安家》