深海火山爆发引起的巨大卷流,可能就是地球生命起源推动力

由英国里兹大学学者David Furguson及Sam Pegler率领的研究团队,近期在自然—通信(Nature Communications)科学期刊上发布文章,指出深海火山爆发所引起的巨型卷流(Megaplumes),可能是数十亿年前地球早期生命诞生并扩散全球的推动力。

长久以来,人类对于海底的研究,可能远不如月球、火星甚至金星表面透彻。而由于海底火山观测难度极高,因此对于地壳运动中占绝大部分的海底火山活动,研究成果也远不如陆地火山。不过,里兹大学团队提供了新的发现。

里兹大学团队在自然-通信期刊发布最新发现(Source:Nature Communication Facebook)

科学家原本对于海底火山活动的规模并不了解,直到1950年代中洋脊(Mid-Ocean Ridge System)被发现之后,奠定了板块移动理论,才让这一整条长达6万公里、环绕全球的海底火山带成为研究的重点。

中洋脊全球分布地图(Source:Wikipedia)

随后科学家们对于海底火山喷发造成的海底热泉(Hydrothermal Vent)开始有更多研究,这些随着岩浆喷发产生的热泉含有丰富的矿物质,因此周围通常有丰富的生态系统统,从最基本的化能合成(Chemosynthesis)细菌和古生菌(Archaea),到甲壳、节肢动物等都会在周边活动。

生命正是从最极端的环境中诞生

当初这些热泉周边“嗜极生物(Extremophile)”的发现,颠覆了科学家原本认为生物不可能在极端环境中生存的观念。此外,早期理论也认为海底火山由于海水压力,也不会像陆地火山爆发那样传播火山灰。

嗜极生物可在极端环境中存活(Source:ThoughtCo.)

但在陆续通过无人潜水艇的观察下,科学家发现海床上其实满布着大量火山灰物质,甚至有些原生生物(Protist)会运用火山灰物质合成自己的外膜。不同于陆地火山灰主要是由喷发的蒸汽散播,海底火山灰则是通过大量的气泡传播四周。

而在中洋脊的海底热泉之上,则发现了规模庞大的海洋卷流,体积可达100立方公里(大约是4,000万个奥运标准泳池的体积总和),但科学家原先还无法确定这个巨大卷流,是否完全是由中洋脊海底火山喷发所造成的。

里兹大学团队则通过观测和数学模型,证实了海洋卷流与海底火山喷发的关联性。团队针对东北太平洋海床上分布的火山灰进行观测,发现灰烬以及岩浆成分可扩散到距离喷发地点数公里之远。在海底扩散如此长距离所需要的能量,并无法单纯用洋流或潮汐来解释。团队认为海底火山喷发造成的灰烬和岩浆扩散,需要大约1万亿瓦的能量(约全美国3个月用电量总和)。

海底热泉喷发模型图(Source:美国大气海洋总局)

而通过数学模型计算,团队证实如此庞大喷发能量能够创造出来的海洋卷流,约与观测到的巨大卷流体积接近,因此可验证这个巨大海洋卷流是由中洋脊海底火山喷发所创造出来的。

海底火山若是生命起点,其他星球会不会有可能?

这项发现可推测,数十亿年前,地球生命应是从中洋脊海底火山带的极端环境下,产生了基本的单细胞生物,再通过喷发以及海洋卷流,将生物扩散到海洋各处,进而在不同的环境中进化成更多样化的生物链。

就目前天文学家观测到的火星以及土卫二号上,都具有与地球类似的海床火山带以及喷流现象,因此里兹大学团队的这项发现,可以让天文学家将来观测火星和土卫二号的生命迹象时,有新的观测目标。

或许土卫二及火星的海床火山带,也会有生命的迹象(Source:Flicker)

(首图来源:美国大气与海洋局官网)