血瀑形成
南極“泰勒冰川”與鄰近的海洋相隔離至少150萬年,在這裡南極細菌可以存在由400米厚冰板封閉的一個超級鹽湖,但每到夏季,溫度升高可以在冰川表面形成冰水細流,融化的水流逐漸顯露出冰川內部的深紅色部分,這些深紅色海水是由於富含鐵元素而形成的,該現象被稱為“血瀑”(bloodfalls)。
研究發現
冰川之下覆蓋著的細菌世界將有助解釋生命體是如何度過“雪球地球”時期,該時期是指6-8億年前地球表面從兩極到赤道全部被結成冰,只有海底殘留少量液態水。
美國新罕布夏州達特默斯學院地質微生物學家吉爾-米庫斯基(JillMikucki)是血瀑現象研究的負責人,她說:“當我來到現場時,我便開始觀測該冰川是否存在生命。”她和研究小組首先發現該水中存在著細菌DNA和微生物細胞。
米庫斯基稱,當我們真實地看到微生物細菌存在時,這的確是一個令人振奮的瞬間!DNA序列分析顯示多數微生物細菌與海洋細菌有關。當證實細菌存活在這個隔離的冰川內部鹽湖之後,米庫斯基的研究小組將注意力轉移至探測微生物是如何在這種苛刻的環境下繁榮生長。
在上新世時期海平面驟然下降使得這個湖泊在海洋溫度下降前與海洋相隔絕,期間該湖泊通過蒸發使其含鹽量是海水的數倍。超前形成的泰勒冰川完全使該湖泊隔絕,導致它被封閉起來與外部世界相隔絕至少150-200萬年前。
這些細菌都位於冰川之下近0.5千米的位置,進行光合作用是不可能的。硫磺代謝反應可使細菌不依賴太陽光獨立生存於其他生態系統(比如:深海冷泉環境),由於湖泊中富含鐵礦物質與硫磺發生反應,從而形成惰性礦鐵物質——黃鐵礦。
細菌利用硫磺化合物作為化學催化劑導致封閉冰川湖泊中的有機化合物的能量電子釋放,使圍繞湖泊周圍基岩中的鐵元素瀝濾出來,當細菌被封閉在泰勒冰川中,有機營養物質很可能在湖泊中被封閉起來,然而鐵元素則從周圍的基岩進入到冰川內部湖泊中。
加拿大艾伯特大學微生物學家朱莉婭-福格特(JuliaFoght)說:“這種維持生命的方式非常獨特,這些微生物細菌能夠更聰明地生存於一個與眾不同的小生態環境中。”
研究小組成員之一——美國哈佛大學的安-皮爾森(AnnPearson)說:“沒有其他來源的能量,細菌最終將消耗完所有的能量。”這支研究小組目前尚沒有方法證實細菌能持續生存多長時間。
在6-8億年前,地球上冰雪覆蓋著熱帶地區(可能也覆蓋著赤道),這一時期被稱為“雪球地球”。然而該時期的環境與以上的冰川湖泊形成的條件十分類似。光合作用或許已停止,那時的海洋微生細菌很可能僅像泰勒冰川中的細菌一樣勉強維持生命,但還是存活著。皮爾森說:“生活在海水中的生命能夠像以上情況一樣以某種持續性營養源維持生命。”
美國地質勘測學會的微生物學家唐-奧默蘭德(RonOrmeland)告訴英國《新科學家雜誌》說:“這種理論是合理的,但具有一定程度的推測性。通過這項研究可讓科學家頗感興趣地推算早期地球時期的生態系統。”