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这一蛇纹石样本采自水下泥火山,其中竟然含有有机物质,而这些有机物很可能就是海床下方深处微生物的“排泄物”。

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供图:OLIVER PLÜMPER, UTRECHT UNIVERSITY

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  大约40亿年前,地球上的生命可没有今天这么滋润。小行星撞击事件频繁上演,致使部分地表沦为熔岩。食物和生存空间都极为有限。那么微生物究竟是如何在这样的环境下熬过来的呢?

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  一些原始生命选择藏匿于地底深处来续命,海床下方近10公里的地方就是个不错的选择。

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  据最新研究报道,有迹象表明如今的马里亚纳海沟地底深处仍生存着某些微生物。

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  太平洋地壳板块的部分边缘在菲律宾海板块下方滑动,形成一条俯冲带,而马里亚纳海沟正属于这条俯冲带。其周围的海床上散落着大大小小的深海热泉和泥火山,把地底深处的物质喷发出来。

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一架远程遥控潜水器准备从某个深海热泉处采集样本。

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摄影:SCHMIDT OCEAN INSTITUTE

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  近日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的一篇论文表明,研究人员采集了南查莫罗海底山(South Chamorro seamount)的矿物泥,该泥火山位于马里亚纳海沟附近,整片区域下方是一条活动频繁的俯冲带。虽然研究团队并未找到完整的微生物样本,但却发现了有机物质的痕迹,暗示着在如此极端的环境中仍可能有生命存活。

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  “如果一切属实,这将是地球上极为重要的地底生物圈。”研究团队的负责人、荷兰乌得勒支大学的研究员Oliver Plümper介绍道,“我们不清楚该生物圈的规模大小,但这绝对是人类尚未掌握的领域。”

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  由于俯冲带的温度相对较低,生命确实有可能在如此深的地底存在。Plümper推测,这片海床下方10公里处尚未达到已知的生命极限温度,也就是121摄氏度。

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  海床沉积物中近5公里深处的微生物,是地球上已知最深的生命痕迹,或许该记录将就此终结。

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  Matthew Schrenk是密歇根州立大学的地球生物学家,其研究方向是生存在蛇纹石中的微生物生态系统,他认为:“这篇论文有助于拓展未来生命的适应能力,例如保证某些生命体在如此深的环境中存活。所以搞清该生物圈所处的深度极限很有必要,具有非常可观的应用价值。”

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矿物质之谜

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  Plümper的团队对蛇纹石中发现的有机物质进行了检测,这种蛇纹石是由上地幔中的橄榄石与俯冲带中向上抬升的水反应而成。该反应过程所产生的氢和甲烷正是微生物赖以生存的食物。

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  该过程被称作蛇纹石化作用,除了海底热液喷口,还有很多地方都可能发生这种反应,为微生物提供栖息场所。

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蛇纹石是由上地幔中的橄榄石与水反应而成的一类矿物质。

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摄影:DE AGOSTINI PICTURE LIBRARY, DE AGOSTINI, GETTY IMAGES

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  目前该团队认为,他们或在破纪录的深度发现了噬气微生物的“排泄物”。实验数据显示,泥火山样本中的烃类和脂类物质与某些细菌的排泄物非常相似。同时,该团队也表示,一切都尚未定论。

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  来自伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institute)、主攻蛇纹石化作用的研究员Frieder Klein也表达了自己的看法:“这些有机分子确实暗示着有生命存在,但正如作者所言,以此作为证据尚欠火候。”

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  除了有机物质的来源,研究团队在其他方面也有所进展:该矿物质在碳酸盐检测中呈现阴性,而这类碳酸盐通常是由附近的海水与俯冲带中的水接触后促成的。

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  Klein认为该论文的发现具有重要价值,但需要注意的是,这些有机物质可能还有其他来源,例如地壳本身。

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  产生这些有机物质并不一定需要生物参与其中,就如同人类制备合成油和燃料一样,有机物质的产生就是这种过程的“自然版本”。但是研究团队还表示,即便情况真的如此,这仍然是令人惊喜的发现。

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  Plümper解释道:“因为这足以说明,地质作用可以创造复杂的有机分子。而且人们普遍认为,产出这些蛇纹石的泥火山早在地球生命起源时就已经存在了。”

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探寻外星球的地底生命?

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  早在上世纪60年代,科学家就在探寻蛇纹石化作用。但是他们的注意力主要集中在各大陆板块撞击处、板块熔融态的边缘、深海热泉以及曾是深海岩体和古老海床的大山中。

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  蛇纹石化作用是地球上的一种普遍现象,如果它能促成极端生命形态的形成,那么我们就有可能借此在其他星球上找到生命。

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  Klein认为:“我们在地球上研究的这一过程,与太阳系其他星球可能发生的过程有异曲同工之妙。”

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  两个潜在目标是木卫二和土卫二。它们的表面都覆盖着冰层,但科学家认为其下方可能蕴藏着广袤深邃的咸水海洋。

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  有迹象表明,土卫二可能具有构造活动性,这正是Plümper及其团队研究的俯冲带的形成必要条件,但该构造活动性尚未得到确认。

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  Plümper补充表示:“对于岩态行星来说,橄榄石存在的地方就有可能发生蛇纹石化作用。在缺乏光合作用的地方,蛇纹石化作用很可能有助于维持生命的延续。”

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  一方面,包括Plümper在内的科学家在地球上研究这些微生物时,不得不面临一大难题,那就是我们尚且无法抵达可能存在生命的地底深处,因此科学家只能根据采自间歇泉、岩石以及地底的样本进行猜测。

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  Plümper把他们在海底下方深处采集的样本比喻成“瓶中信”,“我们已经找到了这个‘瓶子’,就等着打开它看看能否知道点什么。”

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