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这部分被觉得是微生物群落的细丝状结构物,

发布时间:2021-06-30探索评论
这部分被觉得是微生物群落的细丝状结构物,是在2012年前往马里亚纳海沟(MarianaTrench)的「深海挑战」期间,在水深达1万668米的瑟琳娜深渊(SirenaDeep)的岩石露头上察看到的。PHOTOG


着陆器抵达了一个斜坡,它的摄影机显示这边初次发现海沟底部灰暗沉积物以外的东西,一堆从沉积物中探出头或从上方悬崖脱落的的岩石,在那迎接着深海着陆器。 无论是哪一种,这部分岩石都过去在地球的地函(mantle)熔炉里锻造,然后才被移动的地壳推挤上来。


这部分微生物可能是现在所发现的深度最深的化学合成(chemosynthetic)群落,它们的食物出处,是在海平面下超越10.5公里处发生的地质用途释放出的分子。 「大家发现了一个推断是微生物的生态系,靠着化学合成用途繁茂地成长在最深、最黑、重压最高的海底。 这次发现可当成一个指南,告诉大家在木卫二的海洋中居住的可能性。 」凯文. 韩德(Kevin Hand)说,他是美国航天总署(NASA)的太空生物学家、国家地理探险家,与这份新研究的主要作者。


「他们没实质获得那团毛丛的样本。 」宾州州立大学(Pennsylvania State University)的地球微生物学家珍. 马卡拉帝(Jenn Macalady)说,她在水下洞穴看过外型类似的微生物群落,不过并没参与这份新研究。 尽管这样,她说,这部分绒毛丛块很可能是活的生物。


在2012年国家地理赞助的远征中,韩德和卡梅伦航行到马里亚纳海沟上面的海域。 在这趟旅游中,卡梅伦首次单独下潜到海沟最深处──挑战者深渊(Challenger Deep)。 在它的底部、海平面下1万908米的深处,他看到的是极度单调的景色,只有漂流的米色沉积物和稀有生物。


当研究团队放大着陆器拍到的照片时,某样奇怪的东西跳出来:呈手指状下垂的绿色细丝附着在岩石上。 研究团队怀疑这团东西是由很多层细菌构成了复杂结构的微生物丛。


由于微生物不靠那些在上面游泳的生物过活,这部分附着在岩石露头上的绿色绒毛丛可能可以提供线索,告诉大家能存活在外太阳系卫星深海中的生命型态是什么样子,这部分卫星包括木星的卫星木卫二(Europa),或土星的卫星土卫二(Enceladus)。


生物的照片

一张瑟琳娜深渊获得样本的电子扫描显微照片,里面能看到微小的细丝紧密结合着富含碳的结构,因而被当作可能是微生物群存在的证据。 PHOTOGRAPH BY KEVIN PETER HAND


「在这次潜航之前,没迹象显示真的有天然岩石──比如岩石露头或碎圆石堆──出目前那种深度,」韩德说:「这点非常重要,由于大家想要知道是哪种地质和地球化学环境,可能帮了那边任何得以存活的微生物生态系。 」

这部分被觉得是微生物群落的细丝状结构物,是在2012年前往马里亚纳海沟(Mariana Trench)的「深海挑战」期间,在水深达1万668米的瑟琳娜深渊(Sirena Deep)的岩石露头上察看到的。 PHOTOGRAPH BY KEVIN PETER HAND


「目前大家能稍微知晓在几十亿公里外的地方,生命可能以何种方法存在。 」这个研究的一同作者、制片人及国家地理探险家詹姆士. 卡梅伦(James Cameron)在电子邮件里写道:「而且可能也能追溯到40亿年以前,生命刚出现时的状况。 」

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:NADIA DRAKE 编译:蔡雅铃):科学家在2012年的「深海挑战」(DEEPSEA CHALLENGE)前往了海洋最深处,并在远征期间发现了疑似是细菌群落的绒毛丛附着在岩石上。


「我在很多地底阴暗处看过像如此的东西,」她说。 那「看着非常像我在加勒比海(Caribbean)区域水淹的洞穴里看到过的黏质物。 」


研究团队怀疑,假如这部分东西真的是微生物丛,代表它们能完全依赖蛇纹石化用途的化学副产物,而不靠从上层海水漂落下来的物质存活。 这部分只倚赖海底的地质用途产生的化学物质与能量存活的微生物,可能很像地球刚开始的生命──或是那些可能存在于木卫二冰封的海洋里的微生物。 韩德说那里的水深高达161公里,不过因为这个卫星的重力较小,那里的重压会和地球海底相差无几。


在洞穴或地球的其他阴暗角落里,富含铁与镁的岩石接触到海水后会发生一种叫做蛇纹石化用途(serpentinization)的化学反应,它已经被证明能推进微生物的新陈代谢。 这种反应会产生微量的热,并且制造出甲烷和氢等可供微生物新陈代谢的化合物。


深海里的化学反应


「靠蛇纹石化反应生活的细菌群落是个完全不一样的故事,而且在它们可以在靠阳光的生物没办法存活的环境里存活。 」卡梅伦说。


海底之旅


「我花了不少时间盯着海底,想着这个物体可能是这个或那个东西,然而只透过摄影机的镜头或舷窗之类的东西下判断的话,我一般都是错的。 」伍兹霍尔海洋学研究院(Woods Hole Oceanographic Institution)没参与这份研究的茱莉. 修伯(Julie Huber)说:「实质去采集和对样本提出质疑至关要紧。 」


在借助自动着陆器(robotic lander)探索海沟的瑟琳娜深渊(Sirena Deep)时,科学家发现了他们觉得是成长茂盛的微生物群落,倚赖在这片深渊中的岩石上的证据。 以前在马里亚纳海沟的泥里,过去发现过微生物和如虾状的端足类(amphipods)这种较大的生物,不过和深海中其他以「海洋雪」(编按:marine snow,指像雪花般不断沉降的有机物碎屑)维生的生物不同,微生物的食物出处,好像是海底岩石和水发生反应后所产生的化学物;该团队在《深海研究I》(Deep-Sea Research I)期刊上发表了这个结果。


「大家在挑战者深渊底部没发现什么肉眼可见的生物。 」卡梅伦说。 但稍后在这趟远征里,这个团队放了一个电话亭大小、可遥控的着陆器到瑟琳娜深渊,它在这道海沟附近,深度达1万677米。 他们选择这个地址──海洋深度全球第三──是由于这里地震活跃、可能有火山活动,而且可能由于有海流而营养比马里亚纳海沟其他地方丰富。


一张瑟琳娜深渊取得样本的电子扫描显微照片,里面能看到微小的细丝紧密结合着富含碳的结构,因而被当作可能是微生物群存在的证据。 PHOTOGRAPH BY KEVI


然而韩德和其他专家也警告,这个依据海底照片和海水与海洋沉积物样本的发现,需要等到采集到那种细丝状物质的样本,才能确认结果为真。


这个团队在瑟琳娜深渊的岩石上发现了蛇纹石化用途的明显预兆,包括海水的化学反应上和岩石上可见的变化。 因此,这个地址好像能提供化学合成微生物所需要的刺激原因。 而且虽然这里的海水重压大到足以压扁一艘军事潜艇,但微生物小到可以「毫不在乎」这种极端的力量,潘妮洛普. 波士顿(Penelope Boston)说,她是NASA艾姆斯研究中心(Ames Research Center)的太空生物学家,没参与这份研究。



「虽然马里亚纳海沟很深,但它还是海底,」波士顿说:「因此它不是什么独一无二的海底──它只不过比较深的海底。 从微生物的看法来讲,那里可能是个绝佳的居住地。 」






数十年前就发现第一种在马里亚纳海沟的微生物,不过这份新研究提供了证据证明另一种型态的生命,它们靠岩石发生的化学反应产物维生。


这部分性质加起来显示出瑟琳娜深渊可能比马里亚纳海沟其他地方藏有「更旺盛的生物表现。 」该研究的一同作者、夏威夷大学(University of Hawaii)的帕特里克西亚. 弗莱尔(Patricia Fryer)说,她曾仔细地研究过海沟的这个地区。



没办法接触到阳光来进行光合用途的微生物有几种办法来保持生命。 「有一种是成为资源收购者,吃那些其他人做出来的食物,」比如从接近海表面的透光层沉落下来的食物,「或是以岩石和各种溶解在水里的物质维生,」马卡拉帝说。


在马里亚纳海沟里被觉得是微生物的这种物质,还可能是在海洋最深、最黑暗区域的食物链的最底层,韩德说,也就是成为虾状的端足类等其他动物的食物。 不过没这种毛绒物质本身的样本,科学家也无法完全确定说这个结构物就是活的微生物。


「大家刚开始说它们是瑟琳娜深渊里长胡子的岩石,由于它看着非常像海底的一丛胡须。 」韩德说。


在西太平洋挨近关岛的地方,马里亚纳海沟是一道弯曲的裂口,坐落于巨大的太平洋板块潜入较小的马里亚纳板块的板块接合处。 这个海沟是这样之深,假如把圣母峰(Mt. Everest)沉进来,山顶还距离海面1.6公里以上。 在这里存活的生物都必需忍受无尽的黑暗、刚好高过冰点的温度,与超越地表1000倍的重压。


而从着陆器采集的海水里有得到非常吸引人的证据,它显示了在这个毛茸茸岩石的附近,有数种微生物存在,而且都是在深海其他地方非常容易见到的类型,包括红细菌科(Rhodobacteraceae)和希瓦氏菌科(Shewanellaceae)。



「这项在瑟琳娜深渊的发现,告诉了大家很多可能在外星海洋里发现的事物,不过它还只不过一个非常初步的发现,」卡梅伦说:「透过研究大家我们的海洋深处,大家能掌握怎么样造出探索外星深海所需的运载工具和仪器。 」

这些被认为是微生物群落的细丝状结构物,是在2012年前往马里亚纳海沟(Mariana Trench)的「深海挑战」期间,在水深达1万668米的瑟琳娜深渊(Sir


每当科学家要探寻生活在地球最不适合居住之地的生物时,常常发现微生物可以适应这部分极端环境──比如酸性热泉、窒闷的地底,与几亿岁的海底岩石。 而目前,前往马里亚纳海沟(Mariana Trench)底部的深海挑战(DEEPSEA CHALLENGE)远征的研究显示,这片海洋最深的范围也能供各式各样的生物组合存活。

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