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研究人员借助赛莱默技术探索地球生命的起源

发布日期: 2023-06-26
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南极的一处湖泊能揭秘地球生命的起源吗?它如何帮助我们寻找火星上的生命迹象?研究人员希望能通过潜入南极温特塞湖下,借助赛莱默的YSI技术寻找相关的答案。与他们一起踏上回到30亿年前的奇妙之旅吧。


 

温特塞湖表面的冰层足足有三米厚,Dale Andersen潜入刺骨的湖水中,进入了一个与南极其他地区隔绝的世界。当他沿着安全绳不断下降时,他看到湖底到处都是被称为叠层石的小型锥形物。这些高一到两英尺的锥形物是由一种名为席藻的蓝细菌属一层层地堆叠而成,一层的厚度最少只有亚毫米级。

 

这些叠层石在被Andersen和同事们发现之前,还从未接触过现代环境,而它们最早可以追溯到地球上还只存在微生物的时代。

 

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Andersen说:“这就像一张来自30亿年前的明信片。如果你想知道当时的生态系统是什么样子的,南极的这些湖泊就是早期微生物景观的奇妙模型。”

 

一扇通向过去和其他行星的窗户

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Andersen是地外文明搜索研究所(SETI Institute)卡尔萨根中心(Carl Sagan Center)的高级研究员,该研究所致力于寻找和研究地球之外的生命和智慧。

 

十多年来,尽管Andersen已经多次探访过温特塞湖水下,但他仍然对湖底独特的锥形景观心怀敬畏。他指出,“事实上在月球表面行走过的人比亲眼看到湖底的人还要多。”

 

Andersen表示:“了解地球上的早期古环境或早期生物圈能对在其他星球上寻找生命迹象起到重要帮助。”

 

“比方说,当我们对南极这些与火星环境类似的湖泊进行研究时,我们认为这可能有助于我们对早期的火星有更多的认识。也许那里也曾经存在过微生物生态系统——与南极湖泊中的生态系统不完全相同,但也类似。”

 

“研究湖中的叠层石群落有助于为寻找火星古湖泊沉积物中的生命迹象提供信息。温特塞湖南部盆地的厌氧区让我们能够专注于在土星的卫星土卫二和木星的卫星木卫二的海洋中寻找生命。”

 

用YSI水质分析仪测量水质

温特塞湖位于南极洲东部毛德皇后地的山区,终年冰雪覆盖。为了抵达温特塞湖,一支多学科研究小组从南非开普敦飞往南极洲,降落在俄罗斯新拉扎列夫斯卡亚(Novolazarevskaya)南极考察站的冰跑道上。从那里出发,研究小组要花费一天的时间,骑着雪地摩托穿越冰面。

 

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到达目的地后,他们开始扎营,在冰上凿一个洞。为了凿洞,研究小组让温水通过一个圆柱形加热盘管循环起来,待冰层稳定融化,形成进入湖水中的通道,整个过程可能耗时24小时以上。从直径较小的10英寸洞口把仪器放下去采集水样。

 

Andersen对收集整个水柱的水质测量结果设定了比较高的要求。他使用的是YSI EXO2多参数水质分析仪,带有测量浊度、藻类总量、pH值、氧化还原电位(ORP)、荧光溶解有机物(fDOM)、溶解氧(DO)和电导率的智能传感器。

 

缓慢降下水质分析仪,每次降下一米甚至半米,并密切关注软件上显示的数据,让团队注意温度、氧气水平和化学成分的细微变化。

 

洞察全球变暖的影响

在厚厚的冰层下,温特塞湖非常宁静,湖水循环极为缓慢。Andersen说,一个微粒大约需要一个月的时间才能穿过6.5公里长的湖面。然而,偶尔也会发生戏剧性的事情。

 

Andersen和同事们在查看卫星测高数据时注意到,2019年初,温特塞湖的水位突然升高了两米。大约六公里外的上湖(Lake Obersee)似乎有一座冰坝决堤,三周内向温特塞湖排入了大约1750万立方米的水。

 

根据随后的观察和测量结果,Andersen认为这可能是一个300到500年一遇的事件之一。2019年11月,Andersen再次回到温特塞湖,立即部署了一个多参数探测器来测量该湖的水质。

 

Andersen指出:“由于这次洪水事件,我们目睹了水化学上的重大变化之一。这些测量数据很重要,有助于我们了解未来几年全球变暖对温特塞湖微生物生态系统的影响。”

 

当Andersen在描述他在南极冰层下探索的世界时,美国宇航局的“毅力”号火星车正在从火星表面传输千兆字节的图像。尽管“毅力”号距离温特塞湖有1.416亿英里,科学家们仔细研究这两个地方的照片时,这两个世界相遇了,他们渴望了解地球生命的起源,也想要找到其他星球上的生命迹象。

 

 

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