论文部分内容阅读
南极洲的麦克默多干谷被是地球上最干燥、最寒冷的地方，这里虽然距离海洋不远，又是极地，却近200万年没有下过雨，风速又能达到每小时200千米，几乎吹走了所有的水分，只留下几个分散的冻湖和冰川，泰勒冰川就是其中一个。
1911年，当澳大利亚地质学家泰勒发现泰勒冰川时，同时发现了一个非常奇异的景象：雪白的冰川上，有一个深红色的斑点，看起来像冰块上有一个伤口一样。走近一看，只见一条长约15米的瀑布，从泰勒陡峭的冰川缓慢流下，落到下面结着厚冰的邦尼湖中。非常奇特的是，瀑布的颜色不是晶莹透亮的白色，而是似血液一样鲜红，水溅落在周围的冰上后，也呈现出一种让人看后觉得毛骨悚然的血液颜色，就像一个血水四处流淌的凶杀案现场。
看过许多奇怪自然现象的泰勒并没有被吓到，他为这个瀑布命名为血瀑布，还提出了一个合理的解释，他推测可能是粉红色的藻类或某种细菌造成的。
然而，血瀑布的水中几乎没有氧气，什么样的微生物能够在这样严苛的环境中生活？
2003年，科学家们终于弄明白了血水的成因。原来血瀑布并不是有机物造成的，而是因为里面含有高浓度的铁，当铁碰到空气后会发生氧化反应而使得瀑布水变成铁锈一样的颜色。
然而，围绕血瀑布的谜团并未全部解开。
水源来自哪里？
自1911年被泰勒发现后，这条瀑布从未冻结过，一直流动。每隔一段时间，冰川还会喷出清澈的、富含铁的液体，然后迅速氧化变成我们看到的深红色。奇怪的是科学家们对瀑布水流检测温度后发现，其平均温度只有-17℃，液态水怎么可以存在这么久的时间而不结冰？而且它流经的泰勒冰川表面上并没有融化的迹象，血瀑布的水源又来自哪里呢？
为了解开谜题，美国科罗拉多学院的研究者决定使用无线电回波探测器跟踪“血水”的流经路径。这种技术类似于一只蝙蝠利用回声定位，在黑暗中导航和寻找食物。科学家们将电脉冲以定向方式发送进泰勒冰川，由于电脉冲在遇到不同物体时会以不同的速度反射回来，研究者们根据反射的电脉冲，可以计算出冰盖下面物体的方向、形状、高度等等。最终，研究者发现在极端寒冷的冰川下，竟然隐藏着一个液态湖。
这个液态湖距离泰勒冰川表面达350米，形成于100万年前，湖水内含有大量的铁元素。当泰勒冰川内出现裂缝时，富含铁水的水会从压力较高的区域喷出，到压力较低的冰川内，形成一条隐藏在冰川下面的300英尺的暗流，最终当水流出地表与氧气反应时，产生血红素，形成血瀑布。
那么，这个湖泊是如何保持液态呢？为什么流出的水不会结冰呢？
这就要说到湖泊所含的另外一个成分—盐。实际上这个湖泊是一个古老的咸水湖，比海水还要咸两倍。我们知道盐水的冰点更低，更不容易结冰，这就是为什么一些城市在迎接暴风雪时，会在路上撒盐。而且当盐水结冰时，会释放热量，融化周围的冰。这使得血瀑布有一条为其源源不断提供水源的液态水流。
繁荣的微生物
至此血瀑布之谜完全解开了，然而科学家们又发现了它的另外一个秘密。科学家们认为咸水湖里不会有任何微生物，因为近300米厚的泰勒冰川阻挡了水或者阳光的渗入，即使冰川的滑动，会让少量的气体进入咸水湖，但依然不会有太大的作用，咸水湖中几乎没有溶解任何氧气。然而，尽管水质极端咸，又缺乏氧气、二氧化碳和光照，研究者们在水里发现了至少17种微生物！
科学家研究发现，这些细菌是在数百万年前，在地质活动中被困于地下咸水湖中的。让人惊奇的是，它们没有来自外界的营养物质，是如何生存下来的呢？是否是由于血瀑布的水里富含丰富的硫酸根离子，细菌会以其作为能量来源呢？
这似乎是一个很好的解释，但一般细菌是通过化学反应将硫酸根离子转化成硫化物离子，从氧化还原反应中获得生存的能量。这样，研究者能通过检测水中的硫化氢来确认这一反应过程。
然而哈佛大学的研究者们在水中没有找到任何的硫化氢，对细菌基因测序后，研究者也找不到任何催化这一反应的基因，他们甚至发现水中硫酸盐离子的总体水平在数百万年里没有下降过。研究者推测，这可能是因为细菌一定有某种方式循环利用它们的化学反应物。
后续的研究表明咸水湖里的细菌确实有一套独特的能量系统。原来，微生物是将硫酸盐（硫酸盐中含有硫酸根离子）还原成亚硫酸盐后，亚硫酸盐会与水中的铁发生氧化反应，又重新生成硫酸盐，所以咸水湖中硫酸盐离子并没有下降。而这些細菌使用的是一种叫做PAPS的特殊酶来催化这个反应。
研究者推测，如果微生物能够在冰川下的液态湖里生存，那么，在外星球上，比如在寒冷的火星上，其南北极冰盖下也许存在着类似的生命形式。
1911年，当澳大利亚地质学家泰勒发现泰勒冰川时，同时发现了一个非常奇异的景象：雪白的冰川上，有一个深红色的斑点，看起来像冰块上有一个伤口一样。走近一看，只见一条长约15米的瀑布，从泰勒陡峭的冰川缓慢流下，落到下面结着厚冰的邦尼湖中。非常奇特的是，瀑布的颜色不是晶莹透亮的白色，而是似血液一样鲜红，水溅落在周围的冰上后，也呈现出一种让人看后觉得毛骨悚然的血液颜色，就像一个血水四处流淌的凶杀案现场。
看过许多奇怪自然现象的泰勒并没有被吓到，他为这个瀑布命名为血瀑布，还提出了一个合理的解释，他推测可能是粉红色的藻类或某种细菌造成的。
然而，血瀑布的水中几乎没有氧气，什么样的微生物能够在这样严苛的环境中生活？
2003年，科学家们终于弄明白了血水的成因。原来血瀑布并不是有机物造成的，而是因为里面含有高浓度的铁，当铁碰到空气后会发生氧化反应而使得瀑布水变成铁锈一样的颜色。
然而，围绕血瀑布的谜团并未全部解开。
水源来自哪里？
自1911年被泰勒发现后，这条瀑布从未冻结过，一直流动。每隔一段时间，冰川还会喷出清澈的、富含铁的液体，然后迅速氧化变成我们看到的深红色。奇怪的是科学家们对瀑布水流检测温度后发现，其平均温度只有-17℃，液态水怎么可以存在这么久的时间而不结冰？而且它流经的泰勒冰川表面上并没有融化的迹象，血瀑布的水源又来自哪里呢？
为了解开谜题，美国科罗拉多学院的研究者决定使用无线电回波探测器跟踪“血水”的流经路径。这种技术类似于一只蝙蝠利用回声定位，在黑暗中导航和寻找食物。科学家们将电脉冲以定向方式发送进泰勒冰川，由于电脉冲在遇到不同物体时会以不同的速度反射回来，研究者们根据反射的电脉冲，可以计算出冰盖下面物体的方向、形状、高度等等。最终，研究者发现在极端寒冷的冰川下，竟然隐藏着一个液态湖。
这个液态湖距离泰勒冰川表面达350米，形成于100万年前，湖水内含有大量的铁元素。当泰勒冰川内出现裂缝时，富含铁水的水会从压力较高的区域喷出，到压力较低的冰川内，形成一条隐藏在冰川下面的300英尺的暗流，最终当水流出地表与氧气反应时，产生血红素，形成血瀑布。
那么，这个湖泊是如何保持液态呢？为什么流出的水不会结冰呢？
这就要说到湖泊所含的另外一个成分—盐。实际上这个湖泊是一个古老的咸水湖，比海水还要咸两倍。我们知道盐水的冰点更低，更不容易结冰，这就是为什么一些城市在迎接暴风雪时，会在路上撒盐。而且当盐水结冰时，会释放热量，融化周围的冰。这使得血瀑布有一条为其源源不断提供水源的液态水流。
繁荣的微生物
至此血瀑布之谜完全解开了，然而科学家们又发现了它的另外一个秘密。科学家们认为咸水湖里不会有任何微生物，因为近300米厚的泰勒冰川阻挡了水或者阳光的渗入，即使冰川的滑动，会让少量的气体进入咸水湖，但依然不会有太大的作用，咸水湖中几乎没有溶解任何氧气。然而，尽管水质极端咸，又缺乏氧气、二氧化碳和光照，研究者们在水里发现了至少17种微生物！
科学家研究发现，这些细菌是在数百万年前，在地质活动中被困于地下咸水湖中的。让人惊奇的是，它们没有来自外界的营养物质，是如何生存下来的呢？是否是由于血瀑布的水里富含丰富的硫酸根离子，细菌会以其作为能量来源呢？
这似乎是一个很好的解释，但一般细菌是通过化学反应将硫酸根离子转化成硫化物离子，从氧化还原反应中获得生存的能量。这样，研究者能通过检测水中的硫化氢来确认这一反应过程。
然而哈佛大学的研究者们在水中没有找到任何的硫化氢，对细菌基因测序后，研究者也找不到任何催化这一反应的基因，他们甚至发现水中硫酸盐离子的总体水平在数百万年里没有下降过。研究者推测，这可能是因为细菌一定有某种方式循环利用它们的化学反应物。
后续的研究表明咸水湖里的细菌确实有一套独特的能量系统。原来，微生物是将硫酸盐（硫酸盐中含有硫酸根离子）还原成亚硫酸盐后，亚硫酸盐会与水中的铁发生氧化反应，又重新生成硫酸盐，所以咸水湖中硫酸盐离子并没有下降。而这些細菌使用的是一种叫做PAPS的特殊酶来催化这个反应。
研究者推测，如果微生物能够在冰川下的液态湖里生存，那么，在外星球上，比如在寒冷的火星上，其南北极冰盖下也许存在着类似的生命形式。