每年，南大洋都會出現大規模浮游植物暴發，從大氣中吸收二氧化碳，並為南極海洋食物網提供能量來源。長期以來，科學界通常將這一年度「生命脈衝」歸因於陽光、風力和洋流等傳統因素，但一項由斯坦福大學主導的新研究提出，隱藏在海床之下的地震活動，可能在這一過程中扮演了關鍵而被忽視的角色。
研究團隊通過結合衛星觀測數據與地震記錄分析南大洋海域，重點考察夏季前數月（南半球夏季來臨之前）海底5級及以上地震對海面生態系統的影響。結果顯示，在這些較強地震頻發的年份，當地在隨後浮游植物生長高峰期的海面暴發規模更大、生產力更高，年際之間的差異十分顯著。研究第一作者Casey Schine指出，在衛星影像中，這一年度浮游植物暴發的面積有時可相當於美國加利福尼亞州，有時卻縮減至相當於特拉華州，而背後的主要控制因子正是前幾個月的地震活動強弱。
新研究認為，地震通過增強海底熱液系統的活動，從而間接「投喂」海面浮游植物。所謂熱液噴口，可被視為海底「天然管道網絡」：海水滲入地殼深部後被加熱，溶解出鐵、錳等多種金屬及微量元素，隨後以富營養的熱液形式重新噴出進入海水。這些金屬元素尤其是鐵，是浮游植物生長的關鍵營養物質之一。
在正常情況下，大部分熱液物質被「鎖」在深層海水中，難以及時上升至光照充足的表層。但當海底發生地震、岩石圈破裂時，熱液系統會在短時間內被「加碼」，大量含鐵熱液被釋放並更有效地向上混合。研究將這一過程形象比喻為「攪動一口沉寂已久的大鍋」：一次震動足以將沉積在海底的營養物質重新攪入水體，最終為上層生態系統輸送養分。
值得注意的是，該研究首次在定量層面建立了「海底地震活動—海面浮游植物暴發」之間的直接聯繫。團隊發現，從噴口釋放出的鐵元素，需要在數周到數月內向上跨越近1，830米水深，才能真正進入受光照條件支配的表層水體。這一上升速度遠快於此前主流觀點中「需耗時數十年才能抵達海面」的推斷，從而對熱液鐵參與海洋生物地球化學循環的傳統認識提出挑戰。
在南大洋，鐵是限制浮游植物繁殖的關鍵瓶頸營養鹽之一，即便陽光與其他營養鹽充足，鐵匱乏仍會壓制浮游植物種群擴張。因此，一旦海底地震觸發熱液系統加強並釋放大量鐵元素，就可能在短時間內顯著放大浮游植物暴發規模。這類暴發向上支撐着浮遊動物、魚類以及更高營養級的捕食者，同時也增強了海洋從大氣中「抽取」碳的能力。
浮游植物通過光合作用吸收二氧化碳，並將其固定在細胞之中，這一過程構成了「生物泵」的基礎環節。當浮游植物暴發擴大時，表層海水中被移除的二氧化碳增多，隨後隨着生物死亡沉降或被捕食後碎屑下沉，更多碳被輸送至深海長期儲存。不過，這一由地震驅動的鐵輸入機制在全球碳循環中的佔比目前仍屬未知。
論文通訊作者Kevin Arrigo指出，全球還有許多海域存在活躍的熱液噴口系統，向海洋持續釋放微量金屬，理論上都可能對局地浮游植物生長和碳吸收產生類似效應。然而，這些深海區域往往極難實地採樣，現有觀測能力有限，因此要精確評估其在行星尺度上的影響仍具挑戰。
研究同時強調，地震並非連續穩定的營養鹽來源，而是一種偶發、突發性的「脈衝事件」。傳統海洋生態與氣候模型，多將風場、洋流及季節性混合等持續性物理過程視為主導因素，而忽略了這類間歇卻可能帶來「超額響應」的地質事件。此次成果表明，將這些偶發的地震營養輸入納入考量，有助於更細緻地刻畫海洋生產力的年際波動，尤其是在像南大洋這樣長期受到營養鹽限制的敏感區域。
展望未來，研究團隊認為，下一步關鍵在於釐清海底地震、深海環流與營養輸運之間更複雜的耦合機制，並找出全球海洋中還存在哪些「地質—生物」隱藏聯動帶。隨着觀測和監測技術的持續進步，地震活動或將成為科學界在評估海洋對環境變化響應時必須考慮的又一重要變量。該項研究已發表於《Nature Geoscience》期刊，並由斯坦福大學Doerr可持續發展學院對外發佈。
