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海底熱泉生態系

科學家在大西洋中洋脊上海底,發現了黑色的煙囪狀結構,其中有完整的生態系;中洋脊以西15公里處,另發現海底有白色的煙囪,高可達60公尺,與中洋脊的黑色煙囪不同。
 
 
 
立體電影〈阿凡達〉不僅帶給我們新的電影經驗,也創造了新話題,讓我們對自己的處境產生新的看法。事實上,這並不是導演卡麥隆(James Cameron, 1954-)的第1部立體影片。2005年1月他推出過一部立體電影,身兼製作人與導演,就是〈深海祕境〉(Aliens of the deep),由迪士尼公司發行,國內有些博物館放映過。

〈深海祕境〉介紹的是科學家在大西洋海底的最新發現。話說1970年代,科學家在大西洋中洋脊上發現了地熱煙囪:從中洋脊地幔(地函)裂口湧上來的地熱泉裡,含有大量礦物質,遇到冰冷的海水後,礦物質沉澱,在泉眼上形成了黑色的煙囪狀結構。

人類世界裡,一個煙囪代表一棟房子;有許多煙囪,就有許多房子;有許多房子的地方,便是城市了。於是有的新聞報導就說科學家在海底發現了城市。其實科學家在那些海底熱泉的煙囪裡,發現了完整的生態系,其中有許多能在極端環境如高溫、強酸中生存的古細菌。

2000年底,由美國西雅圖華盛頓大學凱莉(Deborah S. Kelley)教授領導的團隊,在大西洋北緯30度、中洋脊以西15公里處,無意中發現750米深的海底有白色的煙囪,高可達60公尺,與中洋脊的黑色煙囪不同。2003年,他們回去做詳細研究,發現那些白煙囪也是個熱泉生態系,但是自成一格。

凱莉為那些白煙囪取了個渾名,叫它們the lost city,直譯「失落的城市」。在西方人的想像中,地球上與世隔絕、與世相忘的地方,就是the lost world(直譯「失落的世界」)。(按,創造福爾摩斯的作家柯南道爾寫過一本小說The lost world(1912),小說裡,恐龍並未完全滅絕,有一些仍生存在南美洲亞馬遜河流域。到那兒一探究竟的探險隊員,還遭到翼龍、猿人的攻擊。)

新發現的海底熱泉生態系(英文縮寫LCHF),與中洋脊熱泉系統不同。首先,LCHF的熱泉是地球化學反應的產物。地幔新生橄欖岩(新生的火成岩)與海水在地熱加持下起化學反應,反應產物是熱、蛇紋岩(火成岩的變質岩)、氫氧鎂石(也是火成岩的變質岩)、氫、甲烷、碳氫化合物等。因此,那裡的熱泉由化學反應產生的熱加溫,水溫最高只有攝氏90度。而中洋脊熱泉的熱源是地幔的高熱熔漿,水溫高達攝氏200∼400度。其次,LCHF的熱泉是鹼性,不是酸性。

地球科學家發現,LCHF可能已存在3萬年以上,那裡的岩床在150萬年前形成。中洋脊大多數煙囪的年齡才不過幾百年而已。更重要的是,LCHF生物群落的能源來自地球化學反應產生的甲烷與氫。也就是說,LCHF與專家推測的地球早期環境非常接近。在其他行星上,例如火星,也可能找到這類環境。因此研究這個新發現的大西洋海底熱泉系統生態系,是理解生命演化初始階段的一把鑰匙。

凱莉團隊的最新研究成果是,LCHF微生物社群的組成會與時變化,過去的稀有物種未來可能成為主流物種。換言之,LCHF微生物社群中有足夠的生物多樣性,可應付環境的快速變化。可是今年1月17日(星期日)《聯合報》報導這則新聞,卻畫蛇添足,以大標題說凱莉團隊找到了「推翻達爾文演化論」的證據,真是為德不卒。
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