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

自由人2003

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
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