地球經(jīng)歷了上億年才出現(xiàn)海洋,繼而出現(xiàn)生命,這是多么不容易實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。海洋的水來(lái)自哪里或許只是個(gè)探討性的問(wèn)題,真正擺在我們面前的問(wèn)題是要如何保護(hù)地球的水資源,這一課題關(guān)系著地球的未來(lái),也許比研究水從哪里來(lái)更有實(shí)際的意義。大海為什么會(huì)噴“黑煙”?
在海洋底下,人們發(fā)現(xiàn)許多“煙囪”,這些“煙囪”噴出的煙沖天而上,黑如墨汁。在“煙囪”噴出的物質(zhì)堆積成的小山中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這些小山竟形成了特殊的生存環(huán)境,因此,地球的最早生命有可能起源于這些“煙囪”。1979年,一批美國(guó)科學(xué)家正在考察加利福尼亞灣的外太平洋海底,當(dāng)他們下潛到2500米接近海底時(shí),看到一幅讓人難以相信的景象:在深幾千米的海底中,竟煙囪林立,蒸汽騰騰,煙霧繚繞,噴出的煙黑如墨汁。經(jīng)過(guò)探測(cè),這里的溫度高達(dá)近千攝氏度。仔細(xì)觀察后,他們發(fā)現(xiàn)“濃煙”原來(lái)是一種金屬熱液“噴泉”,當(dāng)它遇到寒冷的海水時(shí),便立刻凝結(jié)出銅、鐵、鋅等硫化物,并沉淀在“煙囪”的周?chē)殉尚∏?。他們還注意到,在這些溫度很高的噴口周?chē)?,竟形成了一種特殊的生存環(huán)境,這里就像是沙漠中的綠洲,生活著許多貝類、蠕蟲(chóng)類和其他動(dòng)物群落。他們的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界的濃厚興趣,大部分人認(rèn)同海底熱泉是地殼活動(dòng)在海底反映出來(lái)的現(xiàn)象。它分布在地殼張裂或薄弱的地方,如大洋中脊的裂谷、海底斷裂帶和海底火山附近。大西洋、印度洋和太平洋都存在大洋中脊,它高出洋底約3000米,是地殼下巖漿不斷噴涌出來(lái)形成的。大洋中脊里都有大裂谷,巖漿從這里噴出來(lái),并形成新洋殼。兩塊大洋地殼從洋脊張裂并向相反方向緩慢移動(dòng)。在大洋中脊里的大裂谷往往有很多熱泉,熱泉的水溫在300攝氏度左右。大西洋的大洋中脊裂谷底,其熱泉水溫度最高可達(dá)400攝氏度。在海底斷裂帶也有熱泉,有火山活動(dòng)的海洋底部,也往往有熱泉分布。除此之外,在大陸邊緣,受洋殼板塊俯沖擠壓形成山脈的同時(shí),往往有火山噴發(fā),在它的附近海底也會(huì)有熱泉分布。
美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)的奧溫認(rèn)為,這種海底“噴泉”可能與地球氣候的變化有著密切的聯(lián)系。奧溫在研究了從東太平洋海底獲取的沉積物和巖樣以后,發(fā)現(xiàn)在2000萬(wàn)~5000萬(wàn)年前的沉積物中,鐵的含量為現(xiàn)在的五至十倍,鈣的含量則為現(xiàn)在的三倍。為什么沉積物中鈣、鐵等的含量這樣高?奧溫認(rèn)為這可能與海底噴泉活動(dòng)的增強(qiáng)有關(guān)。據(jù)此,奧溫又進(jìn)一步猜測(cè),當(dāng)海底噴泉活動(dòng)增強(qiáng)時(shí),所噴出的物質(zhì)與海水中的硫酸氫鈣發(fā)生反應(yīng),析出二氧化碳。已知現(xiàn)在的海底噴泉提供給大氣的二氧化碳,占大氣中二氧化碳自然來(lái)源的14%~22%。因此,當(dāng)鈣的析出量為現(xiàn)在的三倍時(shí),大氣中二氧化碳的含量必將大大增加。估計(jì)大約相當(dāng)于現(xiàn)在的一倍左右。眾所周知,二氧化碳含量的增加,將會(huì)產(chǎn)生明顯的溫室效應(yīng),從而使全球的氣溫普遍升高,以至極地也出現(xiàn)溫暖的氣候。
目前科學(xué)家在北冰洋發(fā)現(xiàn)噴涌400℃的熱溫泉,狀似海底黑煙囪(即海底熱噴泉),并稱發(fā)現(xiàn)新的奇特而有彈性的微生物生命形態(tài)住在那些動(dòng)物集群中,它們利用地球內(nèi)部黃金與其它礦物微粒維系生命。據(jù)研究,在黑煙囪噴出的熱液里富含硫化氫,這樣的環(huán)境會(huì)吸引大量的細(xì)菌聚集,并能夠使硫化氫與氧作用,產(chǎn)生能量及有機(jī)物質(zhì),形成“化學(xué)自營(yíng)”現(xiàn)象。這類細(xì)菌會(huì)吸引一些濾食生物,或者是形成能與細(xì)菌共生的無(wú)脊椎動(dòng)物共生體,以氧化硫化氫為營(yíng)生來(lái)源,一個(gè)以“化學(xué)自營(yíng)細(xì)菌”為初級(jí)生產(chǎn)者的生態(tài)系統(tǒng)便形成了。從而維系了海底噴泉生命的延續(xù)和循環(huán)。
因此有科學(xué)家稱地球生命有可能起源于海底噴泉,這些不用太陽(yáng)光就能生存的生物可能是地球最早生命的形態(tài)。