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  • 地表下的蓬勃生机

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      人体的极限在哪里?从生理上来说,没有食物,人能坚持3周;不喝水,最多能坚持3到4天;而大脑缺氧超过3分钟就可能造成不可逆的伤害。相比之下,微生物的生命力似乎更顽强,不仅充斥在生物圈的各个角落,甚至在地表之下几千米没有阳光、没有氧气、高温高压的地方也有踪迹。

      

      巨大的地下生物圈

      科学家一直好奇,这些大部分肉眼看不见的微生物们生存的极限到底在哪里呢?于是他们一直挖一直挖,试图找到一个生命不存在的临界点,结果他们挖得越深,发现的生命就越多,极限不断被打破。

      早在20世纪初,科学家就对人类在地球上已经打出的数以万计的钻孔以及各类矿井、洞穴里的生命活动进行了大量研究,以探索地球深部可能存在的生命。2007年,科学家在南非金矿地下约3.2千米处获得了嗜热细菌,2008年科学家从来自海底以下1.6千米的矿样中也发现了微生物,并推测它们能忍受60℃至100℃的高温。随着不断深入的研究,科学家发现,在我们地表深处似乎隐藏着鲜为人知的新世界,其生命丰富程度远超想象。

      

      这个地下生物圈有多大呢?根据全球数百个试验地获取的数据,科学家估计,在我们脚下的这个生物圈可以深入地面以下4至4.5千米。其体积可能有20亿至23亿立方千米,这几乎是地球海洋体积的两倍,而且这一规模在未来可能会进一步扩大。细菌和古细菌这两种形式的微生物便是这个地下生物圈的主角,地球上70%的微生物都在此栖息,若以所含碳元素的质量来计算的话,其总重量能达到150亿至230亿吨,是地球上人类所含碳元素重量总和的数百倍。而我们对此知之甚少,因为它们的栖息地对人类来说太难进入了。

      到目前为止,已知生命存在最深的记录是在陆地表面以下5千米,海洋表面以下10.5千米。最耐热的细菌能在121℃的环境中生存。这些是来自52个国家的1千名科学家10年来的研究成果。不过,科学家表示,尽管有这些发现,地下生物圈的下限至今仍然是一个谜。

      地下居民吃什么

      太阳能是生物圈的能量基础。生物圈中有利用太阳能生长发育的植物、以植物为食的各种动物,还有通过分解动植物排泄物、残骸中的有机物获得能量的营腐生生活的微生物。追究根底,这些生物都是依靠太阳能生存的。

      我们所处的生物圈包括海平面以上约10千米,下至10千米处,厚度有20千米,但其实绝大多数生物通常生存于陆地之上和海洋表面之下各约100米厚的范围内。为什么?因为在这个范围之外,往上空气越稀薄、温度越低,所以地面上随着高度的增加,生物种类会越来越少;而在地下,缺乏光照、含氧量低,且地壳内部深度每增加1千米,温度便上升20℃至30℃,是个高温环境。如此极端的环境怎么可能存在生命?

      可事实证明,恶劣的环境并不能阻挡微生物的步伐。那么在这暗无天日如同地狱般的条件下,它们是怎么生存的?

      与地上的“亲戚”不同,生存在岩石缝隙间的微生物主要通过化能合成的方式从周围岩石矿物中获取能量。它们能将氢、甲烷(高温高压环境下特定类型的岩石可以产生这些物质)等氧化获得化学能量,以供给自身的生存需求。有限的能量来源,使它们的新陈代谢几乎停滞,生命周期极其漫长,甚至能达数千年,其慢节奏的生活是地上的人类望尘莫及的。

      探索外太空生命的存在

      地下生物圈的发现,让科学家们兴奋不已。一方面,这些生长在特殊环境中的微生物,或许具备现在尚不清楚的特殊功能,如果能探索到并加以利用,那将可以造福人类。另一方面,地球深部环境与地球生命刚诞生时的高温高压、无氧环境类似,这些能够不依靠太阳能光源自己合成有机物的微生物说不定就是太古时代残留下来的,探索地下生物圈能为我们探索生命起源提供另一种可能。

      

      更重要的是,既然在地球深部如此极端的环境中有生命的存在,那么在火星、木星等地外星球,是否也能孕育生命?这些地下微生物的生存不需要氧,探索地球以外的生命现象也就未必以氧为先决条件,了解它们这种生存方式有助于我们寻找地外生命的迹象。关于地球深部这个生物圈,还有很多问题等待科学家去探索发现。

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