大洋鑽探 到地球深處探尋生命極限

來源:科技焦點 2015-12-24 09:22:30

新華社“決心”號12月23日電(記者張建鬆)連日來,“決心”號大洋鑽探船停泊在西南印度洋中脊海域,巨大的鑽杆夜以繼日地旋轉,從海底鑽取岩芯,目前已鑽取上百米深。

為了研究地殼、地幔的構造,揭示地球係統演化曆史,多國科學家正在實施為期十年(2013年至2023年)的新一輪國際大洋發現計劃(iodp)。現階段科考的主要方式是用美國“決心”號鑽探船,鑽取深海海底的岩芯和沉積層樣品。

本航次大洋鑽探的一個重要科學目標,就是通過研究岩芯中的微生物,探尋下地殼和含水的地幔中是否存在生命,生命的極限形式是什麽。

作為一個有生命的星球,地球上的岩石圈、水圈、大氣圈和生物圈,通過物質、能量和生命的流轉交換,緊密地聯係在一起。但人類對地球內部的生物過程還缺乏認知。

“深部生物圈”的發現,是大洋科學鑽探取得的最重要成果之一。通過鑽取岩芯樣品,科學家發現地球生物圈不僅分布在地球表層,還向下延伸至深海沉積物和岩石圈。深部生物圈的微生物處於高溫、高壓等極端特殊的環境中,具有嗜熱或嗜冷、嗜壓、嗜鹽、嗜堿、嗜酸等不同的生物特征。它們常年深埋地下,新陳代謝極其緩慢,有的物種已存活了幾十萬年,甚至幾百萬年,向人類展示了完全未知的基因庫。

深入研究地球的深部生物圈起源和演化、微生物的生長機理、深海環境改變如何影響微生物總量、微生物如何影響全球的生物地球化學循環等一係列科學問題,既可使人們對地球上的生命演化、人類起源有更加深入的認識,也可為探尋太陽係中其他星球可能存在的生命形式提供線索。

通過大洋鑽探,科學家目前已在海底1600米深的沉積物中發現了微生物。地球內部的深部生物圈會不會更深?地球深部的生命極限形式是什麽?地球上的生命禁區如何界定?這些都是2013年至2023年的國際大洋發現計劃麵臨的科學挑戰。

目前,“決心”號正在執行的“slomo”計劃,致力於在西南印度洋中脊“亞特蘭蒂斯淺灘”通過3個航次的鑽探,在人類曆史上首次打穿地球殼幔邊界,獲取岩芯樣品和科學數據,以檢驗“在慢速、超慢速擴張脊下方的莫霍麵代表了地幔的蝕變邊界”的假說。如果這一科學假說成立,將會大大推進地球深部生物圈的研究。

據專家介紹,海水滲入地幔後,會與橄欖岩發生反應,使橄欖岩產生蛇紋石化。蛇紋石化的過程會產生氫氣和甲烷,單細胞微生物可利用這些氣體進行新陳代謝。如果證實莫霍麵就是蝕變的橄欖岩和未蝕變的橄欖岩之間的界麵,也就意味著地球內部發生的生物過程規模此前被大大低估。

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