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时间:2018-07-27 23:05??来源:央视网??阅读次数: 复制分享 我要评论

撰文道格拉斯·福克斯(Douglas Fox)

道格拉斯·福克斯是一名科学记者,曾为《发现》、美国《国家地理》、《自然》等杂志撰稿。

翻译朱机

科学探索:南极冰层下存在什么样的生命?

冰下的幽灵

2015年1月,罗伯特·祖克等十余位科学家在位于南极冰原与罗斯冰架交界区域的冰川开展了一项任务,希望追寻到海洋微生物的踪迹。他们通过遥控机器人拍摄到了三种鱼类、端足类甲壳动物和一只暗红色的水母,这意味着这里似乎生存着一个丰富的生命社群。

南极冰层下的生命证据似乎有些姗姗来迟。这里气候恶劣,冰层厚度达数百米,考察工作耗资巨大,这些都给科研人员造成了巨大的阻碍。但如今,这项这项令人震惊的发现在科学界引起了巨大反响,它撼动了人们长期以来对地球生命的认知,更提出了关于地外生命是否存在的新假设。

科学探索:南极冰层下存在什么样的生命?

隐秘的食物链

2010年,祖克在罗斯冰架帮助工程师测试热水钻,并将机器人放入冰层下。当祖克操纵机器人沿着冰层底部行进时,视频监控器上出现了一些奇特的景象:海葵的千百条触手如同幽灵一般随着海流摇摆。正常情况下,它们应该生长在海床上,但在这里,它们倒挂着把茎扎进冰里,由此形成的冰窟窿更成为其他蠕虫的栖床。端足类动物、磷虾和鱼群在水中游来游去,甚至还有一条鱼上下颠倒,肚皮擦着天花板似的冰面下缘游动。

他们无论如何都没预料到,冰架下竟然会有这样一个上下颠倒的生态系统。生物学家分析,就算冰架前缘的底下有着复杂的生命迹象,可以依靠附近有阳光照射的海面流动至此的海水供给营养,但是越向冰架内部,就越远离阳光,微生物也会越小。此时,可供食用的食物碎片也越来越少,当食物被捕尽时,就形成典型的只有微生物存在的大片区域。此区域面积巨大,可从冰架下向内延伸至接地区域。由于接地区域与阳光隔绝完全无法进行光合作用,且上方也没有可以提供浮游生物的海面,这里远比海底深渊的环境更孤独。

2013年,内布拉斯加大学林肯分校的南极联合钻探科学办公室出资请祖克制造了升级版的遥控装置——Deep SCINI。祖克应邀带着Deep SCINI加入到鲍威尔所领导的探险队,执行了文章开头所提到的任务:钻探接地区域。

发现了鱼和端足类动物的考察队队员试图弄清前因后果,问题的难点在于:动物比微生物需要的能量更多,以鱼的生存为例,它们需要“金字塔”式的食物链来支撑。位于金字塔底部的微生物需要利用光能或化学能从生存的水域中获取碳促进发育生长,中部的端足类动物以微生物为食,而位于顶部的鱼则靠吃掉端足类动物为生。在“金字塔”式的食物链中,由下至上的能量转化效率非常低,每1千克的鱼需要约100千克的微生物为基础才能完成一次转化。

随着Deep SCINI在冰洞中逐渐深入,在到达靠近冰层底部快要进入水体的地方时,研究人员发现玻璃般的冰壁变成了透明度略差的棕色。在最下面的20米冰层中含有很多富含碳元素的碎屑,而这些物质是几千年前冰川在陆地慢慢移动时被冻结在其中而形成的。

当机器人Deep SCINI在冰底水域中探索时,也有一些沉积物从冰洞中飘落下来。“营养丰富”的碎屑随着水域顶部的冰层融化释放而出,厚厚的冰层不仅将阳光隔开,也为这里栖息的生物提供了食物来源。这些有机残渣能够维持处于食物链末端的微生物的生存。

冰川从陆地经过接地区域滑入海洋,就像一条速度缓慢的传送带。富含食物碎屑的冰层接触到海水后开始融化,把其中的沉积物播散出去。由于含有杂质的冰层融化速度较快,当冰层向海洋滑动40千米时,冰层中的有机质就可全部释放进海水中。

这种与世隔绝的生存环境很有可能是广泛存在的。研究人员认为在冰层之下隐藏着20000多千米的接地区域,环绕着南极海岸,形成了一个巨大且欣欣向荣的生态系统。

科学探索:南极冰层下存在什么样的生命?

河流在头顶流淌

在上述“海洋绿洲”和开阔海面之间的海域内也可能生活着一些动物。研究团队利用一种搭载在飞机上的冰雷达绘制出冰架的三维立体结构,从冰雷达最新探测的图像来看,冰融化后会变成水流出这片接地区域,因其含盐量少比海水轻,冰水会沿着冰架底部流动从而形成界限分明的支流。这条上下翻转的河在冰底溶出一道深入冰层的河道,如果河流携带着冰里释放出的碎屑,沿河道区域就有足够的条件为生命体提供食物。

这些物种虽然生长在极端的环境中,其本身却普通得不可思议。例如倒长的海葵就属于某个广泛分布于全球的常见种属,从解剖结构上也和其他个体没有任何奇异之处。研究人员还注意到一个适应性特征:海葵的卵中富含脂质,因此可以浮在冰底上而非沉入海底。

还在哪里有生命

这一发现也在一定程度上说明:地球上最遥远和未知的地方并非人类所想得那么神秘、与众不同。或许在那些人类曾经认为不宜居住的地方都可能有着复杂生命的存在。人们常常以液态水的存在与否判断此环境是否宜居,但一些学者认为,能否成为居住地的关键因素在于是否有来自地质作用的能量,比如板块构造或冰川滑动,这些地质运动能把封存已久的碳重新带回可以被再次利用的地方以供养生命。近年来,其他科学家的发现也支持了这一看法。一些科学家在墨西哥湾的海底发现了成群的蠕虫,它们聚集于上涌的可燃冰之上。另一项发现来自南极洲冰下的东方湖。东方湖位于冰面下3700米,上千年不见天日,并与空气隔绝。20世纪90年代,俄罗斯科学家向下钻探(但没有碰到东方湖)并抽取了湖面上方冻结的冰为实验样本。2013年,一位美国科学家分析了冰中混有的DNA后认为这有可能是栖息在东方湖中的水生动物(例如贝类)的DNA。有一种观点认为,尽管东方湖深埋冰下,但远古形成的气泡会在上方冰层融化时就释放到水里,从而使湖内含有大量氧气。

类似的情况也可能发生在木卫二(环绕木星的一颗冰封卫星)上。科学家认为这颗卫星在10至20千米厚的冰壳下藏有由液态水形成的大洋。目前,科学家已经找到了木卫二内部有强洋流的证据——来自木星的引力潮和温差促进了洋流的产生。如果洋流可以加热和融化冰层底面,就能提供能量并形成类似接地区域的生态系统。

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