没有太阳?那就做个拼命三郎

2018-06-19 02:45郗旺
课堂内外(小学版) 2018年4期
关键词:热液烟囱摄氏度

郗旺

在回答开篇的问题前,首先想知道提出这个问题的可可豆,究竟住在哪儿呀?在4月,我国还没有能让人感受到“好热”的地方。不过,谁叫你提出来了呢?那我们一起倒数:一、二,消失吧,太阳!

消失吧,太阳!

……太阳为什么还在当空照啊!?

别急,大约8分钟之后,你就会看到眼前那枚红彤彤的“咸鸭蛋黄”像被关掉电源的手电筒,从你的视野里彻底消失了。同时,整个地球进入了黑夜,没错,地球上的每个角落。如果云层不厚、城市的光污染不多,抬头观赏一下漫天的繁星吧!不过月亮以及靠近太阳的金星等星星,你就看不到了,毕竟照亮它们的光源——太阳不见了。这时,你应该会感觉凉飕飕的,许多看过日全食的幸运儿就曾有这样的感觉。

不对,怎么会仅仅是凉飕飕呢,没有了太阳发光发热,地球难道不应该一下子冻成冰块?并不会,或者说不会这么快,就像一杯热水放进冰箱,需要一段时间才会结冰一样。不到一周时间,地球地表的平均温度将降到零下18摄氏度以下,一年内会降到约零下73摄氏度。这时候海面将会冻结,但海面的冰层正好就像一床严严实实的大被子,将地表以外的低温和下面尚有温度的海水隔离开来,至少浅层区以下的海水在很长的一段时间内不会被冻住。

对了,太阳消失后,失去束缚的地球会像被放开绳子一样,沿着原有公转轨道的切线,径直朝太阳系外飞出去。如果一直没有被别的恒星俘获,百万年后,地表的温度将会无限接近约零下270摄氏度,这是宇宙微波背景辐射的温度。

这么冷的天气,又不能进行光合作用,植物们难以幸存,紧接着就是食物链一环环断开,地球很快就会失去生机,至少地表是这样。那会不会有“小确幸”呢?会不会有生物幸存下来呢?让我们去大洋深处寻找答案吧!

深海有“烟囱”

说到大洋海底,大家会想到什么呢?冰冷、漆黑、高压,时不时闪过一条奇形怪状的鱼?这些景象可以说对,但并不全对。的确,大部分海底都是冰冷、漆黑、高压和寂静的。

在那里,阳光无法抵达,因此漆黑一片,海水常年保持2-4摄氏度的冰冷状态。而水压则以每下降10米增加 个大气压的速度递增。食物缺乏让那里的生物也极其稀少。

然而,并不是所有的海底都是这般景象,有些海底就炽热而富有生气。在那里生活着大量的生物,简直构成了一个小小的生物圈。和我们熟知的“万物生长靠太阳”不同,这些生物圈的源泉,则是一些被称为”黑烟囱”的奇怪东西。

谁在海底乱排烟?

虽然名字叫“黑烟囱”,但它们和平时常见的烟囱并不相同。它们形态各异,高的可以高达上百米,矮的却可能只有几米;粗的有好几米粗,细的直径仅有十几厘米。它们有的单独一根,有的扎堆群聚,还有的堆成了小山丘,有的甚至还分叉变成了“树枝”!其次,它们通常没有烟囱那样圆圆的口子,而是在顶端附近有好几个小裂缝样的口子。在远处看到的喷出的“烟雾”,其实就是从这些小口子里排出的。

这些“烟囱”排出的,也并不是真正的烟雾,而是高温的液体。近些看,刚刚涌出来的是近乎透明的液体,一旦离开“烟囱口”,液体很快就变成了”滚滚黑烟”,怪不得取名叫“烟囱”呢!

這些其实是经过地球加热后的海水。 “黑烟囱”所在的海底,大多都是刚刚形成的新的海底。在这里,地壳十分脆弱,里面布满了空隙。海水经由这些空隙深入到地球内部,被炽热的岩浆加热到超过300摄氏度,产生了极大的压力,就会重新经由一些裂隙喷出来。

为什么是黑色呢?原来,海水在地球内部被加热的时候,还被掺进了很多矿物元素,比如硫、铁、锰等等。溶解后的矿物质随着热液涌出,就像刚从高压锅里逃出来,压力瞬间下降。加上接触到周围极冷的海水,这些矿物质就从海水中析了出来,从透明的溶解状态,转换成不透明的小颗粒状态,于是热液看起来就像是黑烟的样子。

由于所含的矿物成分不同,烟的颜色也不同。如果含硫多,就会更黑一些;含硫酸盐多一些的话,则呈现灰白色,这时候就叫“白烟囱”啦。由于这些”烟囱”都能排出温度超高的液体,因此科学家把它们统称为“深海热液喷口”,简称“热液口”。

形成这些海底“烟囱”非一日之功,而是日积月累慢慢“生长”起来的。咦,这“烟囱”还是活的?可以这么说。因为不断析出的矿物质会逐渐累积在喷口的周围,构成新的“烟囱壁”,这样,长期源源不断的喷流,就让“烟囱”越长越高、越长越粗了。

蹭吃蹭喝的“厚脸皮”

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热液口喷出的富含硫的物质:就好像地面上的阳光。如同植物将光能转化成其他生物的食物一样:这些含硫物质也会被转化为生命活动所需要的能量。不同的是,完成这一过程的,不是植物,而是小小的细菌。

这些细菌有一个十分强悍的能力,那就是耐热。 “死猪不怕开水烫”说的是人脸皮厚,而这些细菌“脸皮厚”的程度已经超乎了你的想象。深海热液喷口处的水温可超过300摄氏度,就算是与周边冰冷的海水混合之后,温度还是要比火锅、开水高多了。我们都知道“高温杀菌”,至少大部分微生物都抵抗不了高温的袭击。然而,热液口附近的细菌不仅不会被烫死,反而还乐在其中。因为它们有这种特殊“癖好”,所以就被称为“嗜热菌”。

其实,称它们为“细菌”,还是小瞧了它们。研究发现,这些嗜热茵的“资历”,可比我们日常生活中碰到的那些细菌要更久远,生活方式差异也很大。为了区分,它们又被称作“古菌”。

这些嗜热茵体内的蛋白质能够抵御差不多100摄氏度的高温,让它们能在接近沸水的温度中优哉游哉。不过,它们可不是无所事事,而是在不断地忙于生计呢:它们将喷口中喷出的硫化物,不断还原成硫,然后利用还原过程中释放出的能量,将碳和水合成为有机物,供自己使用。

“海底烟囱”旁的房东、房客和房租

嗜热菌身体十分微小,还不到千分之一毫米。它们并不会”随波逐流”,而是定居在距离深海热液口很近的地方。这里其实还居住着一些“庞然大物”,最典型的就是一种被称为巨管虫的动物。

巨管虫这个名字太贴切了。说“巨”,是因为它们可以长得很大,最长可达2米以上;而“管虫”,则描述了它们的生活方式:它们会分泌物质,在身体周围产生一个坚韧的管状结构,自己就藏身在这管子里,只露出头部红色羽毛一样的触手。由于它们的触手多而纤细,因此被归入了”须腕动物”家族。

不过,和身处浅海的亲戚不同,这些身处深海热液口的巨管虫虽然体型巨大,但体内并没有消化系统!它们收拾收拾,把其他动物用来放消化系统的地方用作给大量细菌生活的”出租屋”。而这些细菌如同嗜热菌一样,能够利用热液喷出的大量硫化物来获得能量。巨管虫那些纤细的触手,能够从海水中吸取二氧化碳,供给细菌来合成有机物充当”房租”。这样,巨管虫和体内的细菌,刚好构成合作共生的关系,在黑暗的大洋底部悠然地生活着。

最拼吃货

当然,像巨管蟲这样自己“养”着细菌、吃饭不愁的“房东”毕竟是少数。还有很多居住在这里的动物依然需要找东西吃,比如各种蠕虫、甲壳类的虾蟹,甚至鱼类。于是,嗜热菌、巨管虫等,就成了海底热液口的“大厨”,由它们负责生产有机物,来让整个热液口生态系统运作起来,就像地表的植物在生态链里的地位一样。

不过,能在这样的环境里生存下来,这些“吃货”们当然得有一些特殊本领。首先,它们得足够敏感,这样才能迅速发现可能入口的食物。另一方面,深海热液口可是时时刻刻唱着《冰与火之歌》,短短十几厘米之内,温差可达上百摄氏度。这些“吃货”可没有嗜热菌那么耐热,稍有不慎就可能熟透了。

因此,在这些地区生活的动物们,它们大多在长期的黑暗生活中失去了视觉能力,取而代之的是极为敏锐的嗅觉和感觉。例如,深海虾们拥有长长的触须,以此来加大感受化学物质的能力,并且还能探测更大范围的周边环境。而深海狮子鱼等鱼类,体表的鳞片消失,用裸露的皮肤感受周边环境,胸鳍也演化为细丝状来当作触须使用。更有一些虾蟹,会像巨管虫那样在体表或体内培养细菌,然后美美地吃掉。

如果海底的热液在地球离开太阳开始流浪后,还能持续不断地喷涌,流浪地球又恰巧被某颗恒星俘获成为它的行星,然后距离这颗恒星的距离还不远不近。在合适的情况下,地表的冰层就会逐渐化开,海底幸存的微生物开始重新进化……数十亿年后,地球上也许会出现新的智慧生命,然后他们的孩子可能也会问: “如果我们星系中央的恒星消失了,会怎么样呢?”

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