摘自超级火山:它们揭示了地球和更远的世界.版权所有(c)罗宾·乔治·安德鲁斯2021。经出版商W. W. Norton & Company, Inc.许可使用。版权所有。

科学是:熔岩,当熔化时,对生命有害。它flambés它的死亡。但是微生物可以在大多数动物厌恶的环境中茁壮成长。东非大裂谷的大部分地区也是如此,在新鲜的、锯齿状的熔岩流之间,有各种生命的水潭,在薄薄的地壳下仍在烘烤。

然后是埃塞俄比亚的达纳基尔洼地。

达纳基尔位于更大的阿法尔洼地,靠近裂谷顶部,非洲板块在那里缓慢分裂了大约2000万年,位于海平面以下330多英尺。只有沿海的一座火山丘阻止了它被淹没。伦敦帝国理工学院(Imperial College London)地质盆地专家克里斯托弗·杰克逊(Christopher Jackson)说,“但在遥远的过去,当海平面较高时,达纳基尔洼地(Danakil Depression)曾经有海水。”古老的珊瑚礁、海洋阶地和含盐矿物是这片曾经的水陆的回忆。

从上面看,达洛尔千变万化。
从上面看,达洛尔千变万化。伊格纳西奥·帕拉西奥斯/盖蒂图片社

今天说它是一个充满敌意的地方是一种严重的轻描淡写。这个160英里长的碗状区域日平均温度为94华氏度,是地球上最炙热的地方之一。beplay体育官网电脑板这里很少下雨,每年达纳基尔的降雨量只有4英寸。在达纳基尔,你可以找到一座名为Dallol的火山,两侧是无数的热液池和水池。这是一个多色的地狱景观。由东非地幔怪物带来的火山化学物质——过热的岩浆柱将大陆从下面分开——将海水装饰成充满活力的绿色、明亮的橙色、乳白色和病态的黄色。空气中弥漫着铁锈、硫磺和刺鼻的氯气。这些粘稠的蒸汽会咬伤你的鼻腔,如果你敢接近那些在喘息的水池上若隐若现的小矿化土丘,就会向你的肺部发射微小的碎片。

Purificación López-García是法国国家科学研究中心的微生物多样性专家,他曾在超过122华氏度的温度下在达洛尔附近工作过。你必须不停地喝水,动作要慢,这样才不会过热。她说,在这里和周边地区工作是“我一生中最极端的经历”。西班牙马德里天体生物学中心的微生物学家Felipe Gómez说,达洛尔看起来非常漂亮,但它非常热,充满了死亡。他说:“有些鸟看到水就俯冲下去(喝水),然后死在那里。”“有可能看到一些小水池被死亡的鸟类包围。是的,太可怕了。”

在达纳基尔洼地,一名阿法尔人眺望着有毒的水池。
在达纳基尔洼地,一名阿法尔人眺望着有毒的水池。埃里克·拉福格/《我们所有人的艺术》/Corbis/盖蒂图片社

但是,正如一句公理所说:哪里有水,哪里就有生命。只要有水和一些可以用来制造能量的化合物,某些种类的微生物——嗜极微生物——就可以把Dallol作为它们的住所。值得注意的是,一些微生物可以在这两种极端环境的组合中生存,使它们成为多极端微生物。和作秀。

至少在某种程度上,这同样适用于达洛尔。耐寒的微生物已经进化到能够承受非常高的温度。有些也可以在极咸的环境中生存,而另一些则在极酸(低pH值)的环境中茁壮成长。Gómez说:“我们通常说pH值为零,因为我们没有适合测量负pH值的探针。理论上,负pH值是不存在的。”但在这里,有些水池的ph值几乎肯定是负的。然而,生命找到了一条出路。

高盐水从地热田流出的地方形成了盐丘。
高盐水从地热田流出的地方形成了盐丘。冈特·费舍尔/教育图片社/环球图片社/盖蒂图片社

达洛尔有高温池、高盐池和高酸性水坑。但它对微生物学家如此有吸引力的原因是,由于其异常而巨大的火山燃料来源,它的水体满足了这三个条件,使它成为地球上最极端的生命环境。生命在其中一些水潭中飞来飞去,但另一些,Gómez说,是完全无菌的。有时候,极端对生活来说有点太极端了。有时池子里的水与其他化合物紧密结合,以至于微生物本身没有足够的可用资源。

“在我去过的每一个极端环境中,如果我找到了水,我就找到了生命,”他说,谈到他在南北极、阿塔卡马沙漠等地的冒险经历。“唯一的例外是在达洛尔。”

博洛尼亚大学的地球生物学家和天体生物学家芭芭拉·卡瓦拉齐说,这是研究天体生物学或寻找和研究地球以外生命的完美地方。如果在这些水池中发现了生命,那么它就生活在这个星球上生物的极限。如果生命不存在,那么也许我们已经发现了一组阻止任何生命存在的条件,这个概念可能适用于其他世界的环境。这使得在达洛尔寻找极限——可以说是东非大裂谷最超凡脱俗的结果——成为一项具有深远影响的科学努力。

达洛尔充满水的火山口。
达洛尔充满水的火山口。guentergun /盖蒂图片社

2019年,Gómez和他的同事发表了一篇论文,似乎将生命的极限进一步推向了深不可测的彼岸。几年前,当他们利用达纳基尔洼地校准一种科学仪器时,他们在达洛尔周围的水池中发现了脂肪酸,这种脂肪酸可以在细胞中找到。这种仪器最终将被安装在美国宇航局的好奇号火星探测器上。虽然排除了科学家、游客和动物生命可能造成的污染,但他们发现了埋藏在矿床中的微小圆形结构。他们得出结论,这些是细菌的细胞。

这是一个巨大的惊喜。地球上的生命从未在高酸、高热和高盐同时存在的环境中被发现,这种组合似乎太难处理了。然而,在这死亡之池中,似乎有东西能幸存下来。更奇怪的是,这些微生物以前在其他含盐环境中被发现过,但不是在这种最极端的环境中。Gómez和他的团队目前正试图解开允许微生物生存的生物物理机制,这是真正处于微生物学前沿的工作。

同年晚些时候,López-García和她的同事发表了一篇间接与这一发现相反的论文。在三种极端环境下相似的水池中,他们空手而归。他们发现,盐分和酸性的优势对生命的破坏性太大。高浓度的镁盐能够粉碎分子链和包裹在细胞周围的保护膜。她说,“它们吸收了细胞所需的水分”,这对微生物来说是致命的打击。研究小组还认为,池中的微小颗粒确实类似于细胞,但只不过是矿物学上的模拟物,可能会被误解为生命的证据。

达纳基尔洼地是东非大裂谷的一部分,在那里,非洲大陆正在缓慢分裂。
达纳基尔洼地是东非大裂谷的一部分,在那里,非洲大陆正在缓慢分裂。David Moreira (CNRS)提供

Gómez保持乐观和自信。他说,几年前,他也不会相信自己论文的结果。但生命的极限似乎一年比一年远。

然而,每个人都同意的是,生命能够在达洛尔生存的唯一原因是遍布东非的火山活动。火山提供了重要的热量和化学物质流动,微生物可以利用这些化学物质作为能量来源。洒上一些水,你就有了一个爱冒险的小动物的家。

火山可能很危险。“但从科学的角度来看,情况恰恰相反,”Gómez说。“地球的起源是火山。”没有人知道确切的答案,但这些栖息地可能就像那些最初产生生命的栖息地,今天的所有生物都是从那里进化而来的。