玩博彩合法吗·如果外星生命存在于我们的太阳系,它们可能长这样

时间:2020-01-02 11:03:55

玩博彩合法吗·如果外星生命存在于我们的太阳系,它们可能长这样

玩博彩合法吗,撰文:nadia drake

隐藏在冰下的深海喷口图片让我们第一次看到了那些在类似于有水的卫星上茁壮生长的生物。

一只红虾正从一块玻璃海绵旁走过,在这里,极光热液喷口将热量和营养输送到北冰洋荒凉的海底。照片是去年10月由连接在挪威破冰船r.v. kronprins haakon上的摄像机拍摄的。摄影:ofobs, awi team

“r.v. kronprins haakon“号破冰船,格陵兰岛附近——破冰船外,余晖将秋日的天空染成了灿烂的淡紫色,一大片冰层上反射着斑斓的光芒。在格陵兰岛北部海岸外,光滑的浮冰和突兀的、锯齿状的水晶碎片堆砌成了雪堆,北冰洋在这里伪装成了陆地。直到我们的船(挪威破冰船r.v. kronprins haakon号)有了微小的移动,这种陆地错觉才被打破。

我们花费了比预期更长的时间才从挪威斯瓦尔巴群岛人口最多的港口小镇朗伊尔城抵达这片冰雪仙境。现在我们到了这里,chris german 却没有太过关注这壮阔的海景。他目不转睛地盯着海底的活物,还在不停地换着帽子戴。每隔 10分钟左右,他就会换一顶不同的帽子戴在头上,包括人造海豹皮乌桑卡(ushanka)、编织的橙色无檐帽和他工作的伍兹霍尔海洋研究所(woods hole oceanographic institution)提供的一顶无檐帽,german就这样在各种帽子间打转,像一个不停旋转地陀螺。

kronprins haakon号破冰船在北极冰层上开辟了一条暗黑道路,与此同时,伍兹霍尔海洋研究所的科学家们正准备启动“冰下的涅里伊德”( nereid under ice)机器人潜水器。摄影: luis lamar, avatar alliance foundation

german不停地换装以打发时间,而我们则在等着第一时间发现搜寻目标:一小块破碎的、正在向黑暗中喷出冒烟的过热液体的海床,这可能有助于为地球上最陌生的生态系统之一提供动力。这块难以捉摸的区域被称为极光热液喷口区(aurora hydrothermal vent field)。这是迄今为止已知的最北边的喷口,也是世界上最深的喷口之一,位于永久覆盖的海冰下近4公里处。

探索深海就像探索太空,二者都属于高风险工作。即便对最强悍的机器人来说,深海海底也是一个无情之地,探险队在这次任务中也尝尽了艰辛,有那么几个让人心惊胆战的日子,队员们一度认为团队的主要水下探测器被冰冷的极地海洋吞没了。

某个夜晚,一架拖在船下的高分辨率相机在泥泞的海底漂流了几个小时后,终于直接经过了地壳上的一道张开的大口。投射到船上各处的画面显示,愤怒的黑烟从直径近1.5米的喷口喷涌而出——对于这种海底喷烟口来说,这个宽度相当惊人。

“那像是超大一团羽流,”german说道。“这比我们了解到的要大得多。”

研究冰层下的喷口

9月19日,kronprins haakon号破冰船离开朗伊尔城,前往北极加科尔山脊(gakkel ridge)的极光热液喷口区,位于冰下4000米处。破冰船在厚厚的海冰上蜿蜒行驶了几天后,于9月28日抵达目的地。

那天晚上晚些时候,同一架相机又两次从该喷口上方飞过;并在接下来的数周内几次飞过喷口,向我们展现了极光海山( aurora seamount)南部斜坡崎岖不平的地形。图像显示,喷口区域覆盖着已经熄灭的烟囱(成堆被喷出的矿物),而且不止一个,至少有三个黑烟囱。

这些结果让我们对这样一个奇异的、被冰雪覆盖的生态系统有了最前沿的认知。更好地了解这个遥远的生物圈可以帮助科学家弄清楚生物如何在地球深海中移动,以及北极水域是否为动物在大西洋和太平洋盆地之间的移动提供通道。

该项目的首席科学家、来自挪威水研究机构(norwegian institution for water research)的深海生态学家eva ramirez-llodra表示:“我们希望在这个地区尚处于未开发状态时,好好地研究了解它。如果气候变化使冰层消失,这将成为一条通往太平洋的常用航线,很可能成为潜在的采矿和渔业的开放区域……知道那里有些什么会很有帮助。”

在极光热液区,一只5公分长的红虾游过枕状熔岩的露头,上面装饰着大玻璃海绵和被沉积物覆盖的死海绵。该地点位于格陵兰岛以北320公里,距离冰雪覆盖的地表约4公里的水下。摄影: ofobs, awi team

更重要的是,极光喷口可能隐藏着探测外星世界深海生命形式的密钥。目前,这里是与海底喷口最相近的地表类似物之一,人们认为这些喷口正在遥远的海洋世界喷发,包括被冰层覆盖的卫星欧罗巴(europa)和土卫二(enceladus),它们被认为是寻找现有外星生命的最佳地点。

“在寻找外星生命时,地球以外的外星海洋是如此引人注目,”国家地理探险家 kevin hand说道 ,他是美国宇航局喷气推进实验室的天体生物学家,参加了极光探测。“不管在地球上看到什么,只要发现水就等于发现了生命。”

在北冰洋底部,一只大约13公分长的海葵为极光热液喷口区的泥泞海底增添了一抹亮色。摄影:ofobs, awi team

过多的喷口

一般来说,海洋热液喷口的形成是由于海水从地壳的裂缝中渗出并与地壳下的热熔岩混合;那些被埋在地下的熔岩加热了海水并推动了化学反应,这些反应通过地壳的喷口以翻滚团块的形式爆发。富含矿物质的过热海水的持续喷发为一些生物提供了所需的热量和能量,这样就能在寒冷、黑暗的深海环境中茁壮成长,这些生物包括一群只在喷口活动的巨型管虫、30公分长的蛤蜊、盲虾和极端微生物。

很长一段时间以来,专家们认为热液喷口的活动只能存在于东太平洋隆起(east pacific rise)等扩张最快的中大洋脊上,在那里,地球的构造板块正以每年约18公分的速度相互挤压。在这些爆发的行星裂缝中,地壳裂缝的迅速扩张意味着新鲜的岩浆总是可以为喷口提供燃料。

在极光喷口,一个90公分高的烟囱(右上)中冒出了滚滚黑烟,旁边倒下的烟囱在海底呈扇形散开,就像森林里的树干一样。淡黄色的部分是由喷口微生物产生的铁氧化物造成的,而白点则是聚集在喷口周围的微生物,喷口喷出的富含营养的液体温度接近300℃。摄影:ofobs, awi team

不过,多年来,german和同事们已经在多个不同的海底山脊上发现了喷口,包括一些走向各异的山脊。我们最近的目标是加科尔山脊,这是一个将北冰洋一分为二的火山裂谷,正以每年不到1.3公分的速度缓慢扩张。

“没有一个地方可以排除热液活动,”german说道。“我们现在无需这种观点了。”

2001年,科学家们第一次沿着加科尔山脊勘探热液羽流。在那次航行中,在海底附近探测到一层浑浊的水,暗示有喷口活动,一艘岩石挖泥船拉起了一个熄灭了的烟囱的残骸。这两种现象都可以用黑烟来解释,黑烟是一种喷口,会将黑色的、热的烟柱喷射入水中。

从极光热液区沉积物的洞中可以看出,地质层可以追溯到很久以前。最上面的棕褐色层极有可能是格陵兰岛北部冰川侵蚀的大陆碎片,被冲到了这里。更下面的白色层可能代表热液蚀变火山岩,而在沉积物底部可以看到深灰色的火山岩。摄影: ofobs, awi team

在2014年的第二次航行中,german和同事乘坐“极地号”破冰船返回了极光海山。他们通过在水柱中寻找水热信号来寻找喷口,在航行快结束的时候,他们把一个高分辨率照相机扔进了深海。就在返航前的2小时,团队第一次瞥见了一个小烟囱,一个冒着烟的喷口进入了照片边缘,这一发现瞬间点燃了团队的热情。

但从冰冷大海探测到的喷口信号来看,下面一定有更庞大的东西。受这一发现的鼓舞,今年的探险队(队名首字母缩写为“hacon”)的目标是弄清极光喷口的情况。整个系统有多庞大?包含一些什么样的化学反应?这个喷口能支持深海生态系统吗?如果能,有什么生物生活在那里呢?

而且,对于船上的天体生物学家来说,这里又能为他们探测整个太阳系中被冰雪覆盖的海洋世界的生命带来何种新奇的见解呢?

劣质香槟

在破冰船离港之前,这些问题很难解答。对此次任务至关重要的高分辨率相机被称为海底观测和测深系统(ofobs),最初与准备用于另一次极地考察的设备捆绑在一起。更糟糕的是,一个名为“冰下的涅里伊德”(nereid under ice,简称nui)的深海遥控潜水器差点沉入海底。

nui是一款最先进的潜水设备,价值250万美元,大小相当于一辆小型货车。在电量耗尽前,它可以在水下呆上半天,可以在离船40公里的地方活动,还可以下潜4.8公里而不发生内爆,这些特性让它可以在厚厚的冰层下工作。

这台明亮的橙色潜水器有一个船载控制器,可以无人操控自动运转,也可以远程操控,这意味着科学家们可以通过其装载的摄像机实时观察,可以命令它从深海中捕捉特定的动物,把收集管浸入特定的沉积物中,将特制的探针直接浸入从热液喷口喷出的沸腾的含硫流体中。

卑尔根大学的地球化学家eoghan reeves曾经(偶然地)喝了一大口“海底酒”,他说这种起泡的混合物就像劣质的香槟:“它闻起来很糟糕,尝起来也一样。”

亮橙色的“冰下的涅里伊德”号从kronprins haakon破冰船的甲板上开始潜入北极水域。这台高科技潜水器几乎完全消失在深海,探险队主要依靠拖在船后的一台无法操纵的摄像机来寻找并记录极光喷口的景象。摄影:luis lamar, avatar alliance foundation

“冰下的涅里伊德”潜水器于10月份开始对格陵兰岛附近被冰雪覆盖的北极海域进行勘探。摄影:luis lamar, avatar alliance foundation

但是,在抵达极光海山两天后,nui依然没有浮上来。当潜艇接近目标深度时,它的机载系统一个接一个地闪烁起来。工程师们试图触发故障保险机制,让它释放潜水重量,自己浮上来。但nui没有上升,而是停止了移动,它的深度读数变成了穿过飞船控制室屏幕的一条不祥的直线。

“它停留在海底的可能性相当高——这也就意味着我们的任务失败了,”whoi国家深潜设施主任andy bowen说道。没有nui意味着即使只是看一眼喷口也要依靠高分辨率的ofobs相机。但这台相机无法操纵,只能被拖在船的后面,这意味着要想成功地探测到海底羽流,必须破开足够薄的冰层或浮冰才能成功。

“我们知道从深海浮上来有困难,我们将面临巨大的挑战,这超出了我们的预期,”特罗姆瑟大学物理海洋学家benedicte ferre说道。

深海魔多

幸运的是,三天后它又出现了;故障保险装置的工作时间比预期的要长一些。更妙的是,在修复nui的过程中,覆盖在极光山上的冰层被划开,ofobs相机得以直接飞过极光喷口。

那天晚上,科学家们聚集在船上的电视屏幕周围,焦急地看着在漆黑暮色中漂移的海床。很快,一层几乎是黑色的沙砾出现在眼前,上面覆盖着几小时前滑过的黏糊糊的米黄色泥浆。亮橙色和黄色斑块出现了,相机开始爬升,爬上了一堵陡峭又崎岖不平的墙体。

美国国家航空航天局科学家kevin hand(左),工程师andrew klesh和生物学家 dimitri kalenitchenko 在10月的考察中调查了极光热液喷口的冰层。他们感兴趣的是,喷口上方的冰是否具有在海底深处搅动风云的化学和生物特征。摄影:luis lamar, avatar alliance foundation

这个15米高的墙体忽然冒了出来——这是从海底喷出的火山物质形成的尖顶。像浮石一样的沉淀物变得越来越黑,然后,有那么一会儿,一阵猛烈翻腾的云团状物质进入了画面一角,接着是一个巨大的、锯齿状的喷口入口。随着船的漂移,云团扩大成巨大的黑色羽流,吞没了相机,并持续向上翻腾了800多米。这个喷口显然是一个庞然大物,令一般的喷口相形见绌。后来拍摄到的图像显示,在海底有更多的黑色喷口。

“它们看起来就像工业革命中地狱般的工厂。如同中土世界的蛮荒之地——魔多,”german说的是那个巨大的喷口。

根据大量的硫化物和已熄灭的烟囱判断,几乎可以肯定极光喷口已经活跃了数千年,可能在人类首次到达美洲之前就已经在北极海底埋下了热量和矿物质。

但是,这个喷口到底喷发了多长时间仍然是个谜团,就像这个团队着手解决的许多其他谜团一样。例如,如果没有从该地点的生命形式中提取的若干样本,研究小组就无法获得所需的遗传物质,从而无法轻易地回答有关生物如何在海洋盆地之间移动的几个关键问题。

二氧化硅骨架

从这次巡航收集的图像来看,至少在某些方面,极光生态系统的物种似乎极为稀少,这非常惊人费解。这里没有明显的多毛虫聚集区,没有尖锐的贻贝床,也没有色彩斑斓的海葵地毯。虽然在一些地方可以看到微生物垫,但明显是贫瘠的。这个喷口似乎是小蜗牛和以虾类甲壳动物为食的端足目动物的领地。

ramirez-llodra说:“这与其他海洋喷口相比简直是小巫见大巫,那里通常会发现数量可观的动物。我们只获取了少量图片,这些照片非常棒,但我们还没有对该地区进行详细的调查。”

美国宇航局的一架遥控飞行器正在勘查北冰洋深处多年冰原下的水域。摄影:luis lamar, avatar alliance foundation

来自葡萄牙阿威罗大学的生态学家ana hilario对硬须虫属(一种多毛类蠕虫)的消失尤为震惊。她和卑尔根大学的分类学家 hans tore rapp猜测北极海底物种稀少的主要原因是北极海洋在地质学上仍然较为年轻,6000万多年前深海动物可能没有足够的时间找到进入这些水域的路径,也没有足够的时间适应极端环境。

在这一地区唯一真正繁荣的生物是两种类型的玻璃海绵,因其精细的玻璃骨架而得名。有时这些玻璃海绵直径超过90公分,寿命预计可长达几个世纪,但有人认为它们几乎没有生命可言。也许是因为它们机体中只有不到5%的生物量是有机的,剩下的全是硅,和制造沙子和玻璃的材料是一样的。幸运的是,在固定好之后,nui潜水到海底,从喷口附近的一个地方收集了一些玻璃海绵。

rapp推测,这些海绵能够在一个营养匮乏、碳阻塞的生态系统中茁壮成长,正是因为它们不需要太多的颗粒有机碳。相反,它们已经适应了在低浓度的溶解有机物中生存,其骨骼由更容易获取的成分构成。

“深海中很容易获得二氧化硅。”rapp说道,“建造这种成分的骨架几乎没有成本。”

这些观察结果为我们提供了若干可能性:地球以外的海洋中可能隐藏着什么,那里阳光稀少,唯一可靠的能源形式可能是结冰的卫星内部的起伏产生的化学物质。

kevin hand表示,他在美国宇航局所做的很多工作都涉及到在陌生海域的冰层中寻找何种生物特征。这也是他研究极光冰层的原因之一,他想弄清楚那里是否有能够供养生命的喷口,这样一来科学家们可以学会识别它们——在地球上,也可能是在其他星球上。

他说:“利用冰作为一扇通向深海的窗户,这与我们如何真正了解地球之外的海洋有关。”

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