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[討論]冰封千年的生命

發表 索洛西 於 星期日 四月 13, 2003 4:00 pm

在南極一個鹹水湖冰封了逾兩千八百年的厚冰裡,科學家找到解凍後復活的細菌與藻類。這項研究也許有助火星生物的搜尋。

由Univ. Illinois at Chicago的Peter T. Doran領導的研究小組在南極洲Vida的冰層中,發現夾雜有液態鹹水層,另外在十一公尺左右的冰層中,鑽取到距今至少二千八百年的細菌及藻類樣本,而且科學家摻加新水之後,微生物就復活了。這顯示生命可能存活在地下湖泊,另意味此類生態系統或許存在於火星,有助協尋火星上的生命。

Vida湖自五○年代即為人知,但是大家以為它只是一大塊厚冰而忽視。九○年代,Doran等人在同一地點進行別的研究時,認為位在紐西蘭以南約三千二百一十八公里的南極洲McMurdo乾河谷當中的Vida湖可能並非由表面結凍到底,於是把雷達波送入冰層,結果驚呀地發現結冰湖面之下近十九公尺處,有液體流動,據估約比一般海水鹹上七倍,所以能在-10℃的氣溫下,仍不結凍成固體。這一點發現令他們於1996年返回Vida湖,攜帶設備鑽洞到距湖下鹹水層幾公尺高的地方,同時在洞的底部,採集到細菌及綠藻的標本。參與研究的Montana State Univ.的John Priscu表示,採集到的微生物呈冰凍狀態,新陳代謝停止,類似休眠,一旦加水,微生物馬上復活。Priscu表示,此類微生物可能含神奇物質如抗凍劑或冰晶成核抑制劑,以致於能在冰封環境下存活,一旦接觸到液態水馬上恢復活力。

Doran指出,這些微生物存在已有兩千八百年,但在冰封鹹水湖的大冰原更深處,及在冰下的鹹水中,都可能有更古老的生物棲息。那些更深的冰與湖水本身將在稍後探險中謹慎採樣。研究人員在離湖水十一點七公尺處暫停鑽鑿,以便在湖泊水面上方保存一個冰殼。專家預定在2004年重返,攜來無菌設備,再鑽透全湖冰層,另採集液態層的水液標本,以便分析。下次探險將考驗有朝一日或將用於火星的相關技術。他說:「我們還沒打破水面上方的冰封。在未做好準備之前,我們不想擾亂那個環境。」

Vida湖生物獨一無二的特點,乃在它的年份。冰核沉積物顯示年代在二千八百年前,是地球上非冰河最厚的冰層。其他類似研究當中,冰層經常翻新,年代不如Vida湖古老。這一點有助科學家在其他極端的環境條件如火星當中,尋找生命跡象。

Priscu表示,火星冰凍的極圈地帶很有可能含有微生物,生存在類似本團隊多年以來研究的極端條件之下。地下深處的冰脈,甚至是地下水,有可能讓微生物維持生存。Priscu表示,火星上的微生物,要不是還存在,就是滅絕,但絕不會一無所有。有可能微生物還在四處活動,不然便冰封於大自然的「冰層博物館」。據他們所得資料指出,細菌及其去氧核醣核酸可以保命上一百萬年。而且只要添加少許水分,就算在極深的冰層中,摩擦生熱也會叫冰短暫融化為水,微生物就可能維持生存,修補基因,而活上千百萬年。

本項新研究係由美國「航空暨太空總署」(NASA)資助。NASA迫切想了解怎樣在地下鹹水層內,才能最快找到生命,而Vida湖可以當作火星上水沉積層的地球版本。

原學術論文:
Doran, P. T., Fritsen, C. H, McKay, C. P., Priscu, J. C. & Adams, E. E. Formation and character of an ancient 19-m ice cover and underlying trapped brine in an 'ice-sealed' east Antarctica lake. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, published online, doi:10.1073/pnas.222680999 (2002).