地球深部存在另一個生物圈嗎?
在過去的20多年間,科學家用鑽探的手段對大洋和大陸沉積物及岩石進行研究,揭示了地下深部真的存在一些生理和種羣都非常複雜的微生物。它們存在於海底1千米以下和大陸3千米以下的地層中,大部分成員與地表生物圈中的微生物存在巨大差異。
看過法國作家凡爾納的《地心遊記》的人,一定會對神奇的地底世界念念不忘,也許還幻想過自己也能進行一次這樣的旅行。其實,真正的地底下並非如此。在地底下,隨着深度的增加,溫度會越來越高,壓力也會越來越大。一般來說,從地面往下,深度平均每增加1千米,溫度就會升高30℃;到35千米之下的地幔層,溫度已高達約1000℃,壓強也從1.1吉帕上升到了23.8吉帕。此外,在暗無天日的地下深處,沒有陽光提供能量,在這種苛刻的環境下不用說是人了,幾乎任何生命都難以生存。
鑑於以上種種原因,人們長期以來一直認爲地球上只有一個生物圈,它位於地球表面附近,由太陽輻射提供能量。然而,1992年美國康奈爾大學天文學家托馬斯·戈爾德發表了一篇文章,革命性地提出地殼中還存在一個深部熱生物圈,它位於地殼深部6~10千米處,以地球深層的化學能爲能量來源。在過去的20多年間,科學家用鑽探的手段對大洋和大陸沉積物及岩石進行研究,揭示了地下深部真的存在一些生理和種羣都非常複雜的微生物。它們存在於海底1千米以下和大陸3千米以下的地層中,大部分成員與地表生物圈中的微生物存在巨大差異。
2010年,在一項名爲“聯合大洋鑽探計劃”的國際科學考察項目中,美國科學家在大西洋海底地殼1300多米深、溫度高達102℃的輝長岩層中發現了分佈廣泛的微生物羣。這些細菌種羣以甲烷和苯烴等碳氫化合物爲食,與在油藏層發現的細菌類似。這是科學家首次在地殼輝長岩層中發現細菌生命,這項發現暗示生命可能存在更深處,甚至是地幔中。2011年,研究人員在南非貝婭特麗克絲金礦3000米深的水中,發現一種魔鬼線蟲。在地下如此深的地方,溫度超過了40℃,水也因壓力大而含氧量極低,我們所熟悉的生物根本無法生存。魔鬼線蟲的身長最多約半毫米,以細菌爲食,透過孤雌生殖方式進行繁殖。魔鬼線蟲這一名稱來自中世紀神話浮士德傳說中的魔鬼,意思是“不喜歡陽光的人”。這是科學家在地獄般的地底深處發現的第一種多細胞生物,對於研究宇宙生物學具有重要的價值。
目前,深部生物圈是一個充滿未知的世界,它們是如何形成和演化的?它們與地表生物羣存在什麼樣的關係?這兩個生物羣在演化上是否存在先後關係,兩者有何功能聯繫,是否存在遺傳物質交換……這些都有待科學家進一步探索。
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