血瀑布之謎

艾米

南極洲的麥克默多干谷被是地球上最干燥、最寒冷的地方，這里雖然距離海洋不遠(yuǎn)，又是極地，卻近200萬年沒有下過雨，風(fēng)速又能達(dá)到每小時(shí)200千米，幾乎吹走了所有的水分，只留下幾個(gè)分散的凍湖和冰川，泰勒冰川就是其中一個(gè)。

1911年，當(dāng)澳大利亞地質(zhì)學(xué)家泰勒發(fā)現(xiàn)泰勒冰川時(shí)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常奇異的景象：雪白的冰川上，有一個(gè)深紅色的斑點(diǎn)，看起來像冰塊上有一個(gè)傷口一樣。走近一看，只見一條長約15米的瀑布，從泰勒陡峭的冰川緩慢流下，落到下面結(jié)著厚冰的邦尼湖中。非常奇特的是，瀑布的顏色不是晶瑩透亮的白色，而是似血液一樣鮮紅，水濺落在周圍的冰上后，也呈現(xiàn)出一種讓人看后覺得毛骨悚然的血液顏色，就像一個(gè)血水四處流淌的兇殺案現(xiàn)場。

看過許多奇怪自然現(xiàn)象的泰勒并沒有被嚇到，他為這個(gè)瀑布命名為血瀑布，還提出了一個(gè)合理的解釋，他推測可能是粉紅色的藻類或某種細(xì)菌造成的。

然而，血瀑布的水中幾乎沒有氧氣，什么樣的微生物能夠在這樣嚴(yán)苛的環(huán)境中生活？

2003年，科學(xué)家們終于弄明白了血水的成因。原來血瀑布并不是有機(jī)物造成的，而是因?yàn)槔锩婧懈邼舛鹊蔫F，當(dāng)鐵碰到空氣后會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而使得瀑布水變成鐵銹一樣的顏色。

然而，圍繞血瀑布的謎團(tuán)并未全部解開。

水源來自哪里？

自1911年被泰勒發(fā)現(xiàn)后，這條瀑布從未凍結(jié)過，一直流動(dòng)。每隔一段時(shí)間，冰川還會(huì)噴出清澈的、富含鐵的液體，然后迅速氧化變成我們看到的深紅色。奇怪的是科學(xué)家們對瀑布水流檢測溫度后發(fā)現(xiàn)，其平均溫度只有-17℃，液態(tài)水怎么可以存在這么久的時(shí)間而不結(jié)冰？而且它流經(jīng)的泰勒冰川表面上并沒有融化的跡象，血瀑布的水源又來自哪里呢？

為了解開謎題，美國科羅拉多學(xué)院的研究者決定使用無線電回波探測器跟蹤“血水”的流經(jīng)路徑。這種技術(shù)類似于一只蝙蝠利用回聲定位，在黑暗中導(dǎo)航和尋找食物。科學(xué)家們將電脈沖以定向方式發(fā)送進(jìn)泰勒冰川，由于電脈沖在遇到不同物體時(shí)會(huì)以不同的速度反射回來，研究者們根據(jù)反射的電脈沖，可以計(jì)算出冰蓋下面物體的方向、形狀、高度等等。最終，研究者發(fā)現(xiàn)在極端寒冷的冰川下，竟然隱藏著一個(gè)液態(tài)湖。

這個(gè)液態(tài)湖距離泰勒冰川表面達(dá)350米，形成于100萬年前，湖水內(nèi)含有大量的鐵元素。當(dāng)泰勒冰川內(nèi)出現(xiàn)裂縫時(shí)，富含鐵水的水會(huì)從壓力較高的區(qū)域噴出，到壓力較低的冰川內(nèi)，形成一條隱藏在冰川下面的300英尺的暗流，最終當(dāng)水流出地表與氧氣反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生血紅素，形成血瀑布。

那么，這個(gè)湖泊是如何保持液態(tài)呢？為什么流出的水不會(huì)結(jié)冰呢？

這就要說到湖泊所含的另外一個(gè)成分—鹽。實(shí)際上這個(gè)湖泊是一個(gè)古老的咸水湖，比海水還要咸兩倍。我們知道鹽水的冰點(diǎn)更低，更不容易結(jié)冰，這就是為什么一些城市在迎接暴風(fēng)雪時(shí)，會(huì)在路上撒鹽。而且當(dāng)鹽水結(jié)冰時(shí)，會(huì)釋放熱量，融化周圍的冰。這使得血瀑布有一條為其源源不斷提供水源的液態(tài)水流。

繁榮的微生物

至此血瀑布之謎完全解開了，然而科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了它的另外一個(gè)秘密?？茖W(xué)家們認(rèn)為咸水湖里不會(huì)有任何微生物，因?yàn)榻?00米厚的泰勒冰川阻擋了水或者陽光的滲入，即使冰川的滑動(dòng)，會(huì)讓少量的氣體進(jìn)入咸水湖，但依然不會(huì)有太大的作用，咸水湖中幾乎沒有溶解任何氧氣。然而，盡管水質(zhì)極端咸，又缺乏氧氣、二氧化碳和光照，研究者們在水里發(fā)現(xiàn)了至少17種微生物！

科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)菌是在數(shù)百萬年前，在地質(zhì)活動(dòng)中被困于地下咸水湖中的。讓人驚奇的是，它們沒有來自外界的營養(yǎng)物質(zhì)，是如何生存下來的呢？是否是由于血瀑布的水里富含豐富的硫酸根離子，細(xì)菌會(huì)以其作為能量來源呢？

這似乎是一個(gè)很好的解釋，但一般細(xì)菌是通過化學(xué)反應(yīng)將硫酸根離子轉(zhuǎn)化成硫化物離子，從氧化還原反應(yīng)中獲得生存的能量。這樣，研究者能通過檢測水中的硫化氫來確認(rèn)這一反應(yīng)過程。

然而哈佛大學(xué)的研究者們在水中沒有找到任何的硫化氫，對細(xì)菌基因測序后，研究者也找不到任何催化這一反應(yīng)的基因，他們甚至發(fā)現(xiàn)水中硫酸鹽離子的總體水平在數(shù)百萬年里沒有下降過。研究者推測，這可能是因?yàn)榧?xì)菌一定有某種方式循環(huán)利用它們的化學(xué)反應(yīng)物。

后續(xù)的研究表明咸水湖里的細(xì)菌確實(shí)有一套獨(dú)特的能量系統(tǒng)。原來，微生物是將硫酸鹽（硫酸鹽中含有硫酸根離子）還原成亞硫酸鹽后，亞硫酸鹽會(huì)與水中的鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，又重新生成硫酸鹽，所以咸水湖中硫酸鹽離子并沒有下降。而這些細(xì)菌使用的是一種叫做PAPS的特殊酶來催化這個(gè)反應(yīng)。

研究者推測，如果微生物能夠在冰川下的液態(tài)湖里生存，那么，在外星球上，比如在寒冷的火星上，其南北極冰蓋下也許存在著類似的生命形式。endprint