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生命起源于岩石与海水反应?或许生命之源在这里

2018年03月13日 澳门新葡京娱乐场 ⁄ 共 2743字 ⁄ 字号 暂无评论

  在海上的第三天,我们找到了它:一堆裸露的、锯齿状的岩石,周围被海洋的颜色所同化。它比我(本文作者詹姆斯⋅内斯特 (James Nestor))想象的要小,尽管占地面积有足球场的2倍大小。这里没有白沙,没有火山山峰,没有棕榈树,没有其他相同经纬度热带岛屿的标志,整个看起来就像老电影《吉利根岛》(Gilligan’s Island)中的邪恶场景。

  但我们从巴西海岸横跨大西洋行驶1000多公里的距离,并非想去海滩度假或旅行。我们是来探索阳光照射不到的深海,我们希望在被称为圣彼得和圣保罗群岛(Saint Peter and Saint Paul Archipelago)的地方收集到线索,寻找诸如地球上的生命是如何诞生的,以及外星生命是如何在太阳系其他行星上进化的等问题答案。

生命起源于岩石与海水反应?或许生命之源在这里

  图1:潜艇的灯光照射在深海的岩石上闪闪发光。在500米深的水下,几乎看不到任何东西,除了深海探测器Deep Rover的灯光

  这些都是重大而严肃的问题,为此我们组建了庞大的团队来调查它们,包括40多名地质学家、微生物学家、地球物理学家、生物学家、工程师、深海潜水员和十几个国家的水手。这个团队将在两周内使用“MV Alucia”号研究船(56米),扫描海底、提取岩石样本、分析海水样本,以及在水下1000米处潜水进行研究。

  没有人曾经探索过这些深海,没有人知道我们会发现什么。伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)科学团队负责人、海洋地质学家弗里德⋅克莱因(Frieder Klein)说:“这是个独特的区域,所以它可能会承载一些独特的生命系统。”克莱因光着脚、只穿着短裤和褪色的MC5 T恤站在Alucia的顶层甲板上,在正午的阳光下眯着眼睛。在北边几百米的地方,海浪不断地撞击着15个大小不同岩石小岛的海岸。

  克莱因告诉我,数百万年前,我们脚下的大西洋中部山脊构造板块开始分裂。从那以后,这个裂缝每年都在扩大,这就是为什么欧洲和北美洲现在被近7000公里宽的海洋分隔开来的原因。在这个非常缓慢的过程中,通常隐藏在地壳以下6000米的地幔岩石被迫浮出水面。地幔岩石并不是特别罕见,它覆盖了全球范围内广阔的海底。然而,在这里,它更浅,更容易找到,而且随着它与海水的相互作用,它也在不断地进化。克莱因擦着额头的汗水说:“世界上再没有这样的地方。”

  这里的岩石也可能孕育出全新的生命形式。克莱因解释说,海水和地幔岩矿物中的铁发生化学反应产生了氢分子。微生物(无论是单细胞还是多细胞微生物)以这种氢分子为食。这些生物与数十亿年前地球上存在的生物相似,可能与我们地球上最早的生命形式密切相关。克莱因和他的团队将在深海中寻找微生物,并分析地幔岩石中的化学过程。在这个过程中,科学家们希望能发现早期的生命系统,或许能揭示地球生命最原始的诞生窗口,同时有助于寻找外星生物。

  克莱因说:“土星和木星的冰冷卫星土卫二(Enceladus)、木卫二(Europa)的表面之下有水,对此我们已经可以确定。这些卫星也存在与这些岛屿上相同的岩石。如果我们太阳系的遥远卫星上有相同的岩石和同样的水,它们就可以拥有在地球上同样的化学过程,从而孕育出类似地球上的基本生命形式。”克莱因和我凝视着扶手和深达4000米的海洋深处,它相当于10座帝国大厦叠加起来。突然之间,感觉我们好像不是在船上看着水面,而更像是待在盘旋于某个外星世界上的宇宙飞船中。

  克莱因说:“我们去了没有人去过的地方。”船长操控着马达,“MV Alucia”号研究船缓缓地向最南端的小岛驶去。克莱因收起他的手机和水瓶,然后匆忙走下舷梯。经过一年半的精心计划,现在是时候进入深海进行探测了。

  这是一件很难理解的事情,你、我、鸟儿以及蜜蜂等所有生命,都是几十亿年前在一些丑陋岩石上发生化学反应后诞生的。在16世纪提出这样的理论,你可能会因为异端邪说而被斩首。即使是在50年前,它也可能让你丢了终身教授的职位,至少会遭到科学界的排斥。然而到1977年,这一切都改变了。当时美国俄勒冈州立大学的海洋地质学家杰克⋅科利斯(Jack Corliss)在厄瓜多尔海岸附近租了一艘研究船,并行驶320公里到达加拉帕戈斯海沟(Galapagos)。

  科利斯怀疑,有火山(即海洋科学家所说的热液喷口)在该地区的深海中喷发。科利斯及其船员部署了遥控水下探测器ANGUS进行调查,它身上配备了相机。在一个比较特别的地方,大约2500米深度,ANGUS号的温度测量仪记录了下1个显著的峰值。几个小时后,这个团队把ANGUS号拉回甲板上,打开相机,并记录下当时的影像。

  当温度上升时,ANGUS号捕捉到的13张颗粒状照片显示出那里存在些非凡的东西。在那里,有各种各样的生命,包括螃蟹、贻贝、龙虾、蠕虫等,它们在完全黑暗的环境中生存,围绕着有毒的海底热孔,源头的海水温度足以融化铅。这里的海水压力惊人,相当于水面压力的250倍,这使水无法变成蒸汽。科利斯发现了一个“生命高压锅”。不仅这个“高压锅”里的所有动物都是科学上未曾见过的新物种,更奇怪的是,它们在一个完全不同的生物系统中幸存下来。

生命起源于岩石与海水反应?或许生命之源在这里

图2:多毛纲蠕虫,或称鬃毛虫。

  海面上或浅水中的生命需要太阳光才能维持生存,而科利斯等人发现的这些生命形式却在这些超热的有毒物质中依靠化学能生存,这个过程被称为化学合成。科利斯称这个地方为“伊甸园”。在接下来的几年里,研究人员在世界各地的海底发现更多的化学合成热点。这些发现表明,深海似乎并非没有生机的不毛之地,而是有独立的生物圈构成的“星系”,每个都围绕着它生存的生物圈都有自己的化学“太阳”。那里的动物和微生物已经繁荣了数十亿年,也许比陆地生命的历史还要悠久。

  热液喷口的发现促使地质学家和微生物学家深入挖掘,进入更极端的环境,试图寻找到深度生命的绝对极限。他们在南极冰层上钻了3600米,发现了一个比美国特拉华州大两倍的地下湖,这个湖可能已经被封闭了1500万年。在半升湖水中,他们发现了成千上万的细菌。这些细菌几乎可以在每种你可以想象到的环境中生存:122摄氏度的极端高温中,零下20摄氏度的极冷环境,以及酸性、碱性、好氧、厌氧等环境。

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责编:陶文冬

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