A8号

冰川研究表明:没有这些基本的生存必需品,生命仍可以存活

天文在线401

仅靠氢气生存?地球冰川微生物,为我们提供了寻找外星生命的新方向

简介:冰川研究发现微生物可以在低温氢环境中存活,不需要过去通常认为的必要元素阳光。预计2026年向泰坦发射的龙探测器或许有望在这颗表面温度-290摄氏度的星球上找到生命。

生命是如何形成的?然后,如何存活并繁衍下去?天文学家数十年来一直在寻找这个问题的答案,但他们只弄懂了谜题的一小部分。他们声称:要了解生命是如何在我们的星球上形成的,我们必须放眼宇宙,从宇宙中寻找答案。

当我们在不同的行星上寻找生命时,我们不得不接受这样一个现实:其他行星上的生命可能与地球上的生命,看起来并不完全相同。如果它们确实存在的话,火星、土卫二恩克拉多斯、或者遥远的系外行星上面的外星生命,将在与我们完全不同的环境下繁衍生息。

一项新的研究表明,微生物,也许能够仅依靠氢气生存,而不需科学家们认为的,生命的基本要素――阳光。

当涉及到在其他行星上寻找生命时,天文学家们只能将我们熟悉,并拥有生命的地球,作为模拟参考物。

因此,在寻找适合生命生存的环境条件时,他们会参考一些,被认为对地球上的生命至关重要的元素。

为了适合生命的形成繁衍,一颗行星需要水、大气层、能源,最重要的是,需要来自其母恒星的适量的热量、辐射和光。

我们的太阳系具有宜居性,部分原因在于母恒星太阳的良好特性。

美国宇航局的卡西尼号飞船拍摄了这张土卫六泰坦的照片,它是土星最大的卫星。

这是一个冰冷的世界,被认为可能具有适合生命的化学物质。

(图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室/空间科学研究所)

但这项新研究的团队成员认为,其他行星上生命的形成和生存,可能不需要光。相反,他们的研究表明,生命也许能够仅靠氢气生存。

为了得出这个结论,他们测量了冰岛南部冰川融水中的氢浓度。对比两种情况:冰川融水经过玄武岩岩石、和流经碳基岩石,他们发现,前者融水中氢的浓度更高。

根据这项研究,由于融水与矿物表面相互作用――冰川接触地球基岩表面时会发生这种情况――这个过程似乎产生了化学资源,微生物可以利用其,作为生存和繁衍所需要的能量。

因此,即使缺乏阳光,微生物也能找到另一种存活的方式。

有趣的是,在这些微生物中看到的代谢途径,反映了在其它极端环境中发现的生命――尽管意义完全不同。它们与生活在酷热或酸性环境中的细菌具有相同的特征,例如,存活于黄石国家公园大棱柱泉中的嗜热菌。

大棱柱泉是另一种极端的环境,在这种环境中,生命找到了一种生存繁衍的方式――不需要所有通常的成分。(图片来源:通用图像组/盖蒂图像)

这些极端的生命形式,及其条件恶劣的聚集存活区域,促使天文学家在宇宙其它地方寻找生命。自从1992年发现第一颗围绕非太阳恒星运行的系外行星以来,天文学家已经发现了,外星生命可能在其它星球繁衍生息的迹象。

到目前为止,科学家已经发现了4000多颗系外行星。少数存在于所谓的“金发区”――某颗恒星和某颗行星之间的空间,被认为是生命诞生繁衍的理想区域。在我们自己的太阳系中,离地球很近的地方,科学家们已经在金星云团中发现了磷化氢的迹象――这是其下层的生物化学方面的一个小暗示。在火星上,科学家们已经发现了水――水是生命的关键成分之一,就像阳光一样――这表明火星可能曾经孕育过生命。

但这些仅仅是暗示。我们在其它行星上,还并没有真的寻找到生命。

这项新研究背后的科学家认为,如果生命能够在冰岛冰川中生存繁衍,那么在冰冻的系外行星上,类似的环境中,也可能存活。很快,美国宇航局计划发射“蜻蜓号”――一种小型直升机状的飞船,它将扫描土卫六泰坦的大气层,搜寻生命信号。土卫六泰坦,是土星卫星中最大的一颗,其极寒表面的温度达到-290华氏度。“蜻蜓号”计划在2026年发射,它将寻找包裹在泰坦冰中的生物信号――这些生物信号只有在生命体的作用下才会产生。

在缺乏光合作用的环境中,例如在早期地球上,或在当代黑暗的地下生态系统中,生命是由化学能支持的。从地壳释放的化学营养物质如何、何时以及在何处,为化学合成生物圈提供燃料,是了解今天和过去的地质时期中,生命分布和多样性的基础。当水与矿物表面的活性成分(如硅酸盐自由基和亚铁)相互作用时,可生成氢(H2),它是一种强有力的还原剂。

这种矿物表面的活性成分,是由于冰川对基岩的物理粉碎,而持续产生的。在此,要说明,富含铁和硅酸盐矿物的玄武岩冰川集水区的融水中,其溶解的氢浓度,比碳酸盐岩为主的集水区的融水中,其溶解的氢浓度,要高一个数量级。与较高的氢(H2)丰度一致,玄武岩集水区的沉积物微生物群落,比之碳酸盐集水区,具有明显更短的时间,更快的纯氢(H2)氧化和暗二氧化碳(CO2)固定的速率。表明在玄武岩集水区,适合使用氢(H2)作为还原剂。

含氢H2、二氧化碳CO2和三价铁的玄武质沉积物的富集培养,繁育了一个与铁还原红育菌相关的化学自养种群。其新陈代谢,以前被认为仅限于(超)嗜热菌和嗜酸菌。这些发现指出了物理和化学风化过程,在产生,支持化能合成初级营养物质方面的重要性。 此外,还要说明的是,基岩矿物成分的差异,能影响如氢(H2)等营养物质的供应,继而影响微生物群落的多样性、丰度和活性。

BY: inverse

FY: 椒椒

如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

您可能还会对下面的文章感兴趣: