大洋钻探 到地球深处探寻生命极限

来源:科技焦点 2015-12-24 09:22:30

新华社“决心”号12月23日电(记者张建松)连日来,“决心”号大洋钻探船停泊在西南印度洋中脊海域,巨大的钻杆夜以继日地旋转,从海底钻取岩芯,目前已钻取上百米深。

为了研究地壳、地幔的构造,揭示地球系统演化历史,多国科学家正在实施为期十年(2013年至2023年)的新一轮国际大洋发现计划(iodp)。现阶段科考的主要方式是用美国“决心”号钻探船,钻取深海海底的岩芯和沉积层样品。

本航次大洋钻探的一个重要科学目标,就是通过研究岩芯中的微生物,探寻下地壳和含水的地幔中是否存在生命,生命的极限形式是什么。

作为一个有生命的星球,地球上的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈,通过物质、能量和生命的流转交换,紧密地联系在一起。但人类对地球内部的生物过程还缺乏认知。

“深部生物圈”的发现,是大洋科学钻探取得的最重要成果之一。通过钻取岩芯样品,科学家发现地球生物圈不仅分布在地球表层,还向下延伸至深海沉积物和岩石圈。深部生物圈的微生物处于高温、高压等极端特殊的环境中,具有嗜热或嗜冷、嗜压、嗜盐、嗜碱、嗜酸等不同的生物特征。它们常年深埋地下,新陈代谢极其缓慢,有的物种已存活了几十万年,甚至几百万年,向人类展示了完全未知的基因库。

深入研究地球的深部生物圈起源和演化、微生物的生长机理、深海环境改变如何影响微生物总量、微生物如何影响全球的生物地球化学循环等一系列科学问题,既可使人们对地球上的生命演化、人类起源有更加深入的认识,也可为探寻太阳系中其他星球可能存在的生命形式提供线索。

通过大洋钻探,科学家目前已在海底1600米深的沉积物中发现了微生物。地球内部的深部生物圈会不会更深?地球深部的生命极限形式是什么?地球上的生命禁区如何界定?这些都是2013年至2023年的国际大洋发现计划面临的科学挑战。

目前,“决心”号正在执行的“slomo”计划,致力于在西南印度洋中脊“亚特兰蒂斯浅滩”通过3个航次的钻探,在人类历史上首次打穿地球壳幔边界,获取岩芯样品和科学数据,以检验“在慢速、超慢速扩张脊下方的莫霍面代表了地幔的蚀变边界”的假说。如果这一科学假说成立,将会大大推进地球深部生物圈的研究。

据专家介绍,海水渗入地幔后,会与橄榄岩发生反应,使橄榄岩产生蛇纹石化。蛇纹石化的过程会产生氢气和甲烷,单细胞微生物可利用这些气体进行新陈代谢。如果证实莫霍面就是蚀变的橄榄岩和未蚀变的橄榄岩之间的界面,也就意味着地球内部发生的生物过程规模此前被大大低估。

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