Начальником экспедиции в 21-м рейсе был крупнейший морской геолог нашей страны Александр Петрович Лисицын, а глубоководными работами с аппаратами «Мир» руководил Евгений Черняев. Для исследований было выбрано четыре района, в которых по ряду признаков должны были находиться гидротермальные поля: два – в бассейне Аау, в северной и центральной его частях, и два – в бассейнах Вудларк и Манус. На борту присутствовали иностранные ученые, хорошо знакомые с геологией этих районов. Среди них – такие широко известные научному миру исследователи, как Алекс Малахов из Гавайского университета, Стив Скотт из Канады, Кейт Крук и Рей Биннс из Геологической службы Австралии. Малахов и Скотт были к тому же опытными подводными наблюдателями, неоднократно погружавшимися в обитаемых аппаратах на гидротермальные поля в разных районах Тихого океана.
Все предшествовавшие работы с ГОА в бассейне Лау проводились в основном в южной его части, где французскими учеными в 1989 году были открыты крупные активные гидротермальные поля. Работы судна в 21-й экспедиции решено было выполнять в новых, еще не исследованных районах. Северная часть бассейна казалась перспективной по той причине, что там в 1986 году при драгировании дна с судна «Томас Вашингтон» были подняты обломки реликтовых сульфидных труб. Уже первое погружение в точку с координатами, указанными участниками этой экспедиции, оказалось успешным: было обнаружено, описано и опробовано новое высокотемпературное поле, в котором гидротермальная активность прекратилась совсем недавно.
Относительно центральной части бассейна Лау информации о присутствии на дне гидротермальных отложений не было. Однако здесь в 1983 году в экспедиции того же судна «Томас Вашингтон» была обнаружена в придонной воде мощная метановая аномалия, которая указывала на активный высокотемпературный гидротермальный источник. Поскольку такие аномалии в придонных водах протягиваются на очень большие расстояния от источника, то поиск гидротермального поля осуществлялся с использованием статистических данных по привязке гидротермальных проявлений к конкретным геологическим структурам в других рифтовых зонах Мирового океана. На этой базе после исследования геологического строения дна в бассейне Лау и было определено положение областей, где можно ожидать наличие гидротермальных источников.
Погружения глубоководных обитаемых аппаратов действительно привели к открытию нового активного гидротермального поля «Лау-центральное»: в неглубоком вулканическом колодце центральной части спредингового хребта было встречено несколько сульфидных столбов с коническими вершинами. Эти столбы высотой до 10 метров напоминали заточенные карандаши. На их вершинах вырывались на поверхность струи горячих гидротермальных растворов. У подошвы и на поверхности нижней половины столба располагались зоны плотного поселения специфичных для гидротермальных полей донных организмов. Здесь практически отсутствовали креветки, которые образуют рои возле устьев источников в Атлантическом океане, или вестиментиферы, характерные для гидротерм Восточно-Тихоокеанского поднятия. В бассейне Лау «оазис» формируют в основном крупные круглые черные моллюски ифремерии, получившие свое название в честь французской научной организации IFREMER – владельца ГОА «Нотиль», с которого эти моллюски были открыты. В других гидротермальных полях ифремерии нам не встречались.
В бассейне Вудларк основные подводные работы с обитаемыми аппаратами проводились на вершине и склонах подводной горы Франклин, где ранее при забортных работах иностранными учеными были подняты небольшие обломки кирпично-красных, очень хрупких пород, сложенных окисным железом. Несколько погружений ГОА «Мир» позволили обнаружить гидротермальное поле, определить его размеры и положение, найти действующие источники, правда, сравнительно низкотемпературные. Все активные постройки оказались сложенными низкотемпературными минералами железа и марганца. При исследовании состава выходящих на поверхность дна растворов и окружающих гору осадков стало ясно, что в самой постройке под поверхностью дна эти растворы имеют высокую температуру и обогащены целым рядом химических элементов, в том числе и редкими металлами. В одном из погружений были обнаружены три небольшие реликтовые среднетемпературные постройки, сложенные баритом и кремнеземом и характеризующиеся аномально высокими содержаниями золота и серебра.