海底熱泉打破自然法則?瀑佈倒著流,魚蝦在400℃高溫口橫行霸道

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你見過瀑佈倒著流嗎?

你見過在幾百度的高溫海水中,魚和蝦可以若無其事地到處逛嗎?

施密特海洋研究所(Schmidt Ocean Institute)的科學傢在加利福尼亞灣的佩斯卡德羅盆地水域發現並探索瞭一個 2000米深的熱液場。他們還在這個熱液場拍攝瞭視頻,並且公佈瞭他們拍攝的視頻。

在視頻中,可以看到很多奇異的景象,比如:

倒掛的瀑佈:水不是向下流動,也不是水平流動,而是向上流動;

超高的水溫:這裡的水高達300、400度還能保持液態;

反常的生命:水的毒性大,溫度超高,卻生機勃勃,各種古細菌、細菌在這裡生活,還有不少蝸牛、蠕蟲、海葵、螃蟹、各種魚類等動物,除此之外,還至少發現瞭六個新物種,比如:彩虹色海蠕蟲。

實際上,不隻是加利福尼亞灣的佩斯卡德羅盆地水域,科學傢們在地球上的其他海域也發現瞭許多類似的情況,並對這些熱液場進行瞭深入的研究。經過詳細的研究後,科學傢發現這些熱液口和生命起源息息相關。

那麼問題來瞭,如此惡劣的海洋環境,為什麼會出現如此奇異的景象?這些熱液口和生命起源有什麼關系呢?

熱液場

熱液場也被叫海底熱泉,這是一個系統,指的是從海底碰觸經由地熱加熱過的水及其裂縫噴發口。

1949年,就有深海科考團隊在一個活躍的海床裂縫發現不尋常的熱水反應。1977年,俄勒岡州立大學的傑克·科利斯領導的團隊,加拉帕格斯裂谷發現瞭海底熱泉。1979年,科學傢利用潛艇來探測這個海底熱泉,並且發現瞭海底熱泉生物群落。

在此之後,不少科研團隊都發現過海底熱泉及其周邊的生物群落。科學傢發現,海底熱泉通常位於海底火山活動頻發、地殼張裂或薄弱的地區,比如:海底火山、大洋中脊的裂谷、海底斷裂帶附近。

科學傢在探測海底熱泉時發現,海底熱泉的景象非常奇異,噴出來的熱水如同煙囪一樣,因此,也管它們叫做海底煙囪,這是因為噴出來的熱液是經過地熱加熱過的,在噴出後與周圍冷的海水會發生作用導致的,一般來說,這會形成一個幾米至幾十米高的羽狀固體-液體物質柱子,根據成分和溫度的差異,還分為黑煙囪白煙囪。其中,溫度在300~400度之間時,往往形成的是黑煙囪,黑色主要是因為暗色硫化物礦物堆積所導致的;

溫度在100度~300度時,往往形成的是白煙囪,白色主要是硫酸鹽礦物和二氧化矽所構成的。

很多人可能好奇,為什麼溫度這麼高還沒汽化?

這其實是因為海底的壓強大,從而使得此時的“水”不再是液態的水,而被稱為超臨界流體。那為什麼這些超臨界態水會持續向上流動,如同倒掛的瀑佈?

這是因為不少礦物質融入到超臨界態水中,使得它相對於其他海水有瞭浮力,所以,會向上流動。

生命起源

海底熱泉不隻有怪異的景象,事實上,它還是孕育生命的搖籃。當年達爾文寫過植物學傢約瑟夫·胡克的信中提到的他關於“生命起源”的猜想:

或許地球上的生命起源於一個溫暖的小池塘。在這個小池塘中,如果氨和磷酸鹽、光、熱、電等條件都具備,就可以形成蛋白質這樣的生物大分子。

這隻是達爾文的一個猜想。不過,後來科學傢發現達爾文應該是蒙對瞭。科學傢發現在海底熱泉附近有許多細菌和古細菌,它們可以把無機化合物轉化成無機物,同時可以獲取到海底熱泉附近的化學反應所釋放的能量。那這意味著什麼呢?

我們要知道的是,地球上幾乎所有的能量來源都來自於太陽,如果沒有太陽輻射,地球的生態系統可能會崩潰,唯獨海底熱泉附近的生態是個生態。因為這裡已經沒有什麼陽光瞭,依靠的不是太陽輻射。

而早期的地球生命不太可能依靠太陽輻射來充當能量。為什麼這麼說呢?

這是因為早期地球沒有形成臭氧層,它是可以用來抵禦紫外線的。恰恰太陽輻射中有一定比例的紫外線,這對於地球上的生命而言是致命的。如果早期生命誕生於地球表面,就會因為紫外線而無法存活。地球臭氧層的形成大致發生在距今24億年前,而在這之前,已經有生命存在瞭。

因此,早期的生命隻能誕生於暗無天日的海底。那麼它們的能量從哪裡來呢?

隻有海底熱泉可以提供給這些生命體能量。通過對於海底熱泉的研究,科學傢也在這裡發現瞭許許多多古老的古細菌,同時也發現瞭它們獲取的能量的方式。於是,就有科學傢提出瞭關於“生命起源”的海底熱泉口假說,這是現在生命起源的主流理論。這個理論告訴我們,生命誕生於距今40億年前的海底熱泉口,當時的生命依靠的是海底熱泉口附近的氫離子定向移動來獲取能力,沒有細胞膜的結構,又根據RNA世界假說,他們認為當時早期生命的遺傳物質是RNA。

換句話說,雖然海底熱泉口附近的條件十分惡劣,看似打破瞭自然規律,但這對於早期的生命來說簡直就是天堂,這也是為什麼現在海底熱泉附近一片生機勃勃的原因。這裡的生物也主要是在地球上出現得比較早的無脊椎動物,像極瞭地球早期的海洋。這次在加利福尼亞灣的佩斯卡德羅盆地水域發現的六種潛在的新物種也都屬於無脊椎動物。

#生命起源##生物##海洋#

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  • 本文由 发表于 2021年12月7日
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