《重返藍色星球》:超燙的海底熱泉,似乎是生命起源的理想地

《重返藍色星球》:超燙的海底熱泉,似乎是生命起源的理想地
Photo Credit:好讀出版

我們想讓你知道的是

海底熱泉裡面,及其周圍的極端環境,對地球上其他生命形式都是不友善的。不過,這些地方是不是有可能和外星生命出現的地方類似呢?

文:詹姆斯・杭尼波恩(James Honeyborne)、馬克・布朗勞(Mark Brownlow)

超燙的熱泉

在地球板塊邊緣的地質活躍區,從海床岩石裂縫噴出來的不是冷水,而是超過攝氏400度的超高溫熱水。這些水底噴泉被稱為海底熱泉。冰冷的海水從岩石裂縫滲入地球火熱的內部,在那裡被加熱至超高溫,並且聚積大量礦物質。超高溫熱水與冰冷海水相遇時,礦物質會沉澱出來,形成最高40公尺的大型煙囪,相當於12層樓高。這些煙囪會噴出黑色或白色的「煙霧」,這個景象讓人聯想起工業革命時期的煙囪。

黑色煙霧的溫度最高,噴出的是硫化物;而白色煙霧的溫度較低,噴出的是鋇、鈣與矽。這兩種煙囪都有細菌存在,它們以排放出來的化學物質為食,並且反過來幫助了更多的奇異深海動物群落在這裡生活。

每個煙囪都有自己的生物群落。巨型管蟲、巨型貽貝與蛤蜊、鎧甲蝦、鰻魚形的魚類、端足類、多鱗蟲、海葵,與小型海螺就住在煙囪旁邊。會來這裡拜訪的包括一種章魚,牠們身上長著一對類似象耳的鰭,因此有「小飛象章魚」的暱稱(也稱為「菸灰蛸」)。

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小飛象章魚,這種深海章魚在海深7,000公尺的地方都可以發現,分布深度為章魚之最。大部分的小飛象章魚約為20至30公分長,不過有一種可以長達1.8公尺。牠們會到深海煙囪附近,以那裡的動物為食。|Photo Credit:好讀出版

在中洋脊一帶的海底熱泉,聚居著一種特別有趣的蝦。這種亮橘色的小型甲殼類沒有眼睛,不過背部有一個感測器,似乎可以偵測來自深海煙囪的光線。目前,我們還不清楚這些主要為近紅外光的光線源自何處,不過這些光線對牠們很重要,牠們會以一種奇特的方式來養殖細菌,做為其能量來源。

牠們的口中與特化的腮蓋下,都有這些細菌生長。為了提供細菌礦物質,蝦子必須直接置身於含氧的冰冷海水與富含礦物質的熱泉之間的邊界上。若是不小心漂到熱泉裡,哪怕是稍微待久一點,牠們就會被煮熟;如果離熱泉太遠,細菌就會死亡。

生命的起源

海底熱泉裡面,及其周圍的極端環境,對地球上其他生命形式都是不友善的。不過,這些地方是不是有可能和外星生命出現的地方類似呢?試著想想看,地質活躍的行星或衛星,如木星的衛星歐羅巴與甘尼米德(這些衛星的地表水比地球多,而且深度為地球的10倍),以及土星的土衛二,這些地方的海底熱泉有沒有可能是生命開始的地方?

歐羅巴的溫度很低,地表被冰覆蓋,不過一般認為冰層底下應該是一大片溫暖的海水,而且過去也曾觀察到巨大的間歇泉將水蒸氣送到高度160公里的天空上,因此這個衛星似乎相當活躍。土衛二表面冰層下方幾公尺處的溫度比預期來得溫暖,而且往下數公里處可能有液態海洋。在那些冰層下方可能有生命存在嗎?地球上的一個發現,或許可以說明生命的起源。

在大西洋中部名為失落之城(Lost City Vent Field)的海底熱泉,溫度和鹼度都比較低,與其他酸性的黑色煙囪十分不同。這裡的三十幾支煙囪高達60公尺,較比薩斜塔還要高,它們是由碳酸鈣(白堊)堆積而成。從這些煙囪噴出的水,溫度相對較低,在攝氏40至90度之間,會將甲烷與氫氣釋入水中,而沒有硫化氫。

這裡的海底熱泉生物群落,反映了水中的含鈣量——外殼成分為鈣的腹足類與雙殼貝軟體動物、多毛類、端足類、介形類,以及生活在煙囪內側生物薄膜裡的原始微生物。這讓科學家開始思考,這類煙囪可能是生命的誕生地,熱泉環境產生的化學物質或許是起點,可以導致更複雜的有機分子形成,而這裡的化合作用生物也可能創造出促成生命演化的能量循環。這看起來似乎是地球生命起源的理想地,在宇宙其他地方說不定也是如此。

在所有海洋領域中,深海探勘正推動著科學與技術的疆界。幾乎每一次有潛水器或水下攝影機進入深海環境,就會帶來一些新發現。這些發現常常會讓平時冷靜精明的科學家說不出話來。他們發現一堆堆「奇怪的小型球體」、「羽毛般纖細的東西」,與「綠色黏稠的東西」,以及勉強歸類為「動物」的果凍般團狀物。在此之前,沒有人看過這些生物,牠們不但是新種,也是全新的生命形式。深海真的不斷向人類拋出最大的驚喜。

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書籍介紹

本文摘錄自《重返藍色星球:發現海洋新世界》,好讀出版
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作者:詹姆斯・杭尼波恩(James Honeyborne)、馬克・布朗勞(Mark Brownlow)
譯者:林潔盈

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《重返藍色星球:發現海洋新世界》由影集製作人親自編撰,收錄超過200張嘆為觀止的攝影照片,用七個章節,認識大海的各種面貌,從海岸、珊瑚礁、海藻林,到開闊大洋與無人深海……,數十個海洋學的新穎主題,帶領讀者一起探索我們的大海。包括:
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重返藍色星球
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責任編輯:羅元祺
核稿編輯:翁世航