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多达 150-230 亿公吨的地底生命碳质量 ——数百倍于人类

通过探索“地底深处的加拉帕戈斯群岛”,“深碳观测计划” (DCO) 的科学家们为您揭示 地球最原始的生态系统已知、未知和不可知的方方面面

Peer-Reviewed Publication

Terry Collins Assoc

Bacteria from a Coal Bed 2 Km below the Pacific Ocean Floor off Japan

image: This is a species of Methanobacterium, which produces methane. Found in samples from a buried coal bed 2 km below the Pacific Ocean floor off the coast of Japan, this specimen was retrieved during an Integrated Ocean Drilling Program (now the International Ocean Discovery Program) expedition aboard the Drilling Vessel Chikyu. Bar represents 10 μm (micrometers, or 0.0004 inch). A high-resolution version of this image is available. Contact images@jamstec.go.jp view more 

Credit: Hiroyuki Imachi (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC)

细菌、古生菌和其他微生物 – 有些处于僵尸状态– 甚至 在人类已知的地底最深处都能找到,它们比地表生命更加不可思议

——地球上有 70% 的细菌和古生菌生活在地下世界

地底生命告诉我们,其他行星的地表之下可能同样存在微生物

为了揭示地球最核心的秘密,科学家们启动了一项长达十年的国际合作研究,并在研究工作接近尾声之时宣称:地底深处的碳质量绝大部分由几乎没有生命迹象的“僵尸”细菌和其他生命形态构成——是全人类碳质量的 245 至 385 倍。

在美国地球物理联合会年会召开前夕,“深碳观测计划”的科学家今天宣称他们有了几项革命性的发现,包括在压力、温度、能量和滋养条件都恶劣到极点的地底深处究竟有多少生命存在,又是些什么类型的生命。

科学家们不仅在海底往下钻探了 2500 米,也从深达 5000 多米的陆地矿井中采集了微生物的样本,并以此建立起地底深处生态系统的模型。

利用陆地和海底深处数百个观测点的数据,科学家们估计深处生物圈的规模高达 20-23 亿立方千米(几乎是四大洋总容积的两倍),相应的碳质量有150-230公吨(每立方千米平均有至少 7.5 公吨)。

他们的工作还可以帮助判断出哪些类型的外星环境有可能存在生命。

他们的诸多重大发现和研究成果如下:

我们可以把深处生物圈构成的世界看作是“地下的加拉帕戈斯群岛”,其生命形态主要分为三大类:细菌、古生菌(细胞核未被膜包裹的微生物)和真核生物(其细胞具有有细以及膜包裹的细胞器的微生物或多细胞生物)

细菌和古生菌这两种微生物是地底深处的主宰者。其种类多达数百万种,绝大部分尚不为人所知,或还未被定性。。这些被称为微生物世界“暗物质”的生命体极大地丰富了我们对生命之树的认知。深处生命研究领域的科学家们表示,地球上有 70% 的细菌和古生菌生活在地下世界

地下深处的微生物跟其地表上的近亲很不一样,其生命周期为近地质时间尺度,,而且在某些情况下仅仅依靠岩石作为能量来源。

同时,地下生命的遗传多样性也跟地表生命相当,甚至还更多。

不同环境下的地下微生物群落相互之间差异很大,有些种类(甚至种群)在这颗行星上无处不在。

微生物群落的数量跟发现有细胞存在的海洋沉积物的年份有关,就是说年份越早的沉积物,其食物能量随着时间的推移而下降,也就导致微生物群落的减少。 地球生命在温度、压力和能量来源等方面的绝对极限在哪里,我们仍旧无从得知,但相关记录不断被新的发现打破。地球自然环境中生存温度最高的生物被称为Geogemma barossii,这是一种在海底的热泉中生存的单细胞生物。它的细胞极小,能在摄氏 121 度(比沸水还高 21 度)的高温下生存和繁殖。微生物存活的极限温度是 122°C,这个记录是在实验室里实现的(相比之下,地表温度记录最高的地方是伊朗一处荒无人烟的沙漠,温度高达 71°C,足以烤熟牛排)。

根据记录,陆地存在生命迹象的极限深度大概是地下 5000 米;海洋则是海平面以下 10.5 公里,这个深度的海水压力极大;举例说明,海下 4000 米深处的压力差不多是海平面的 400 倍。

科学家们对人类活动给地下生命造成的影响有了更深入的理解(比如断裂的页岩、碳捕捉和碳保存)

DCO “深处生命研究组”联合组长,来自伍兹荷海洋生物实验室的 Mitch Sogin 对来自 34 个国家的 300 多名科研人员说:“探索地底深处就跟探索亚马逊雨林一样。生命无处不在,丰富多样,不同寻常,令人惊叹。”

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