5000深海水溫可達450℃,但那裡依然生機盎然,生命或許起源於此

水在常溫下是液態,地球上所有的生命都需要液態水的存在,因為液態水可以溶解一些物質,成為各種生物必須的養分來源,因此人類搜尋類地行星很重要的一條就是要找和地球一樣擁有液態水的星球。只有這樣的星球,才可能出現和地球生命類似的生命形勢。

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但是水卻並不都是液態,人類尋找到的類地行星都是有水的星球,但是更多的是擁有固態水。而水擁有一種更加神奇的狀態——超臨界狀態,在這個狀態下水既不是水蒸氣形式,也不是液態形式,而是介於液態和氣態之間的狀態,要達到這種狀態需要嚴苛的條件——T=374℃ ,臨界壓力P=22.1MPa,在這種狀態下,因高溫膨脹的水和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同,水具有液態和氣態共同的屬性。由於條件比較苛刻,在自然狀態下,這種狀態的水更多地存在於深海火山附近,而那裡同樣的生機勃勃。

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海底熱泉的形成是因為海底水因為海床的縫隙深入地球較深處,而地球內部的高溫會將這些水加熱,水在高壓和高溫下成為超臨界狀態,從海底“黑煙囪”中快速噴出,裹挾著大量化學物質,而這些化學物質可以成為一些化學能微生物的能量來源,它們在黑暗的海底利用化學能合成有機物,成為了海底熱泉系統的生產者,有很多生物依賴於這類細菌為食。這些海底生物構成了一種和陸地生物不同的食物鏈/食物網的關係。德國科學家曾發現溫度高達464℃的海底熱泉,熱泉系統周圍依然是有不少生命存在的。

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生命起源的假說有幾種,但不管哪一種都和海洋有密切關係。地球生物都是碳基,都由基因和蛋白質構成,從源頭說應該是一致的,況且地球生物的基因多多少少都有相似性。生物的細胞組織液中的無機成分和海水中的成分十分相似,陸地生物的胚胎髮育和海洋生物在初期非常相似,所有生物的正常生活都離不開液態水,這些證據可以側面說明地球生物或許真的是單一起源,但是起源的方式至今還諸多爭議。

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海底熱泉系統為科學家打開了一條新的思路,從地球內部源源不斷滲出的熱量成為推動物質運動的基礎,自由碰撞是可以形成複雜化學物質的,包括有機物。有機物繼續的自由碰撞就可能產生具有複製性的大分子生命物質,對於地球生命來說,就是基因了。基因的可複製性是生物繁殖的前提,而海底熱泉系統可以提供源源不斷的能量和一些生命所需的化學物質。相比最初的“原始湯理論”,海底熱泉系統生命發生假說的有優勢就在於能量來源,至今發現的所有生物,不管是哪一種都依賴於環境,從環境中獲取能量才能生存。

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海底熱泉系統在全球海洋中都有廣泛的分佈,並且規模可能遠遠超出人類目前所估計的規模,而人類發現的很多嗜極生物,除了耐高溫同時也有可能耐酸耐鹼耐高鹽度等特性中的一種或多種,也和海底熱泉噴出的物質類似,通過地質學等科學活動也發現,早期的地球比現在更高溫,地質活動劇烈/火山噴發劇烈,海洋環境遠比現在殘酷,而早在38億年前(迄今發現的最古老的可能是生命活動的化石發現於加拿大,至今已經37.7-42億年)生命就誕生了,在那樣殘酷的環境下,嗜極生物存活的幾率也確實更高吧。


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