冰层和无限黑暗下的生物们能存活吗？
在我们想象中，冰层和无限黑暗的组合，听起来就像是生命禁区。然而，地球上，甚至宇宙中，一些最为顽强的生命形式，却能在这样严酷的环境中找到生存之道。如果把“冰层”理解为像地球南北极那样厚重、广阔的冰盖，而“无限黑暗”则指的是缺乏阳光的深海、地下洞穴，或是某些远离恒星的行星表面，那么答案是：是的，这些生物不仅能存活，甚至将这些极端条件视为它们的舒适区。
让我们先来看看地球上的例子。
冰雪下的生命：
地球的极地冰盖，看似死寂，却孕育着独特的生态系统。
冰下湖泊： 在南极洲，我们发现了许多被数公里厚冰层覆盖的湖泊，例如著名的沃斯托克湖。这些湖泊与外界隔绝了数百万年，完全没有阳光。然而，科学家们在这些湖泊中发现了活跃的微生物群落。它们依靠化学能生存，而不是光合作用。想象一下，在巨大的压力和绝对的黑暗中，这些细菌和古菌通过“吃”溶解在水中的矿物质，例如硫化物和铁，来获取能量。它们就像是地下深处的炼金术士，将无机物转化为生命所需的养分。这些微生物甚至可能存在于火星的地下冰层中，这是一个令人兴奋的可能性。
冰川中的生命： 即使在流动的冰川内部，也存在着生命。某些耐寒细菌和古菌能够嵌入冰晶中，依靠冰层中的微小水滴作为栖息地。它们的新陈代谢非常缓慢，以维持在极低温度下的生存。这些生命体甚至可能在冰川融化时，释放出被封存了千年的古老微生物。
极地海洋生物： 极地海域的冰盖下，虽然阳光难以穿透，但仍能维持着复杂得多样的生命。北极和南极的海洋充满了浮游生物，这些微小的生物是整个食物链的基础。它们通过利用海冰上的藻类（附着在冰下表面的微小植物）进行的有限光合作用，或者通过捕食其他微生物来获取能量。更大型的生物，如磷虾、鳕鱼、海豹、企鹅，甚至是鲸鱼，都在这里繁衍生息。它们适应了极端的低温、高压和食物链的特殊结构。例如，帝企鹅能潜入数百米深的海中觅食，它们厚厚的脂肪层和特殊的生理结构能帮助它们抵御寒冷和高压。海豹则能在冰洞中呼吸，并在冰层上活动。
无限黑暗中的生命：
当我们谈论“无限黑暗”，通常会想到的是深海。
深海热液喷口： 这是地球上最接近“无限黑暗”且仍然充满生命力的地方之一。在海底几千米深处，存在着由地热驱动的热液喷口。这些喷口喷涌出富含化学物质（如硫化物、甲烷）的高温海水。在这里，没有一丝阳光，环境也极其恶劣，充满了毒物和高温。然而，生命却蓬勃发展。细菌和古菌是这里的生产者，它们利用化学合成作用（chemosynthesis）来获取能量，将喷口释放的化学物质转化为生命可用的形式。这些微生物形成了一个庞大的食物网基础，支撑着诸如管虫、贻贝、海蟹、章鱼等奇特的生物。这些管虫甚至没有嘴巴和消化系统，它们体内共生的细菌直接为它们提供养分。
无光带生物： 在热液喷口区域之上，广阔的深海区域是绝对的黑暗。这里的生物依靠从上方沉降下来的有机物（“海洋雪”）作为食物来源。例如，琵琶鱼（Anglerfish）拥有一个发光器官，通过共生的细菌发出生物光，用来吸引猎物，以及在黑暗中进行交流。许多深海鱼类和无脊椎动物都演化出了巨大的眼睛，或者完全失去了视觉，转而依赖触觉、听觉或化学感知来寻找食物和伴侣。它们的新陈代谢也普遍较慢，以适应食物稀缺的环境。
地下洞穴： 地球表面之下，广阔的洞穴网络也可能存在生命。在没有阳光的地下水体或潮湿的岩石缝隙中，微生物可以通过消耗岩石中的矿物质或地下水中的有机物来生存。一些适应了这种环境的洞穴生物，如洞穴鱼、洞穴昆虫，通常眼睛退化，体色苍白，触觉和嗅觉异常发达。它们往往依赖于洞穴系统中微小的生态循环，例如，依赖于洞穴外微生物死亡后通过水体带来的有机物。
宇宙中的可能性：
将这些地球上的例子推广到宇宙，我们有理由相信，在其他行星或卫星上，也存在类似的生命形式。
冰封行星和卫星： 像木卫二（Europa）和土卫二（Enceladus）这样的冰卫星，它们的表面被厚厚的冰层覆盖，内部可能拥有液态水海洋。即使表面被辐射轰击，冰层也能提供保护。如果这些海洋中有水热活动，就像地球上的热液喷口一样，那么它们很可能支持着微生物生命，甚至更复杂的生命。这些生命将完全生活在黑暗中，依靠化学能生存。
地下生命： 许多行星和卫星，即使表面环境恶劣（例如，没有大气层，或暴露在强烈的恒星辐射下），也可能在其地下深处拥有宜居的环境。地下水层或被岩石保护的区域，可以为生命提供免受辐射和极端温度的庇护，并提供必要的化学物质。
总而言之，冰层和无限黑暗并非生命的终结，而是生命适应性演化的独特舞台。在这些极端环境中，生命会抛弃依赖阳光的光合作用，转而拥抱化学能，发展出令人惊叹的生理机制和生存策略。从南极冰湖中的微生物，到深海热液喷口的奇特生物，再到可能存在于遥远冰冷世界中的生命，这些例子都告诉我们，生命比我们想象的更加坚韧和多变，它总能找到在最意想不到的地方绽放的可能。
让我们先来看看地球上的例子。
冰雪下的生命：
地球的极地冰盖，看似死寂，却孕育着独特的生态系统。
冰下湖泊： 在南极洲，我们发现了许多被数公里厚冰层覆盖的湖泊，例如著名的沃斯托克湖。这些湖泊与外界隔绝了数百万年，完全没有阳光。然而，科学家们在这些湖泊中发现了活跃的微生物群落。它们依靠化学能生存，而不是光合作用。想象一下，在巨大的压力和绝对的黑暗中，这些细菌和古菌通过“吃”溶解在水中的矿物质，例如硫化物和铁，来获取能量。它们就像是地下深处的炼金术士，将无机物转化为生命所需的养分。这些微生物甚至可能存在于火星的地下冰层中，这是一个令人兴奋的可能性。
冰川中的生命： 即使在流动的冰川内部，也存在着生命。某些耐寒细菌和古菌能够嵌入冰晶中，依靠冰层中的微小水滴作为栖息地。它们的新陈代谢非常缓慢，以维持在极低温度下的生存。这些生命体甚至可能在冰川融化时，释放出被封存了千年的古老微生物。
极地海洋生物： 极地海域的冰盖下，虽然阳光难以穿透，但仍能维持着复杂得多样的生命。北极和南极的海洋充满了浮游生物，这些微小的生物是整个食物链的基础。它们通过利用海冰上的藻类（附着在冰下表面的微小植物）进行的有限光合作用，或者通过捕食其他微生物来获取能量。更大型的生物，如磷虾、鳕鱼、海豹、企鹅，甚至是鲸鱼，都在这里繁衍生息。它们适应了极端的低温、高压和食物链的特殊结构。例如，帝企鹅能潜入数百米深的海中觅食，它们厚厚的脂肪层和特殊的生理结构能帮助它们抵御寒冷和高压。海豹则能在冰洞中呼吸，并在冰层上活动。
无限黑暗中的生命：
当我们谈论“无限黑暗”，通常会想到的是深海。
深海热液喷口： 这是地球上最接近“无限黑暗”且仍然充满生命力的地方之一。在海底几千米深处，存在着由地热驱动的热液喷口。这些喷口喷涌出富含化学物质（如硫化物、甲烷）的高温海水。在这里，没有一丝阳光，环境也极其恶劣，充满了毒物和高温。然而，生命却蓬勃发展。细菌和古菌是这里的生产者，它们利用化学合成作用（chemosynthesis）来获取能量，将喷口释放的化学物质转化为生命可用的形式。这些微生物形成了一个庞大的食物网基础，支撑着诸如管虫、贻贝、海蟹、章鱼等奇特的生物。这些管虫甚至没有嘴巴和消化系统，它们体内共生的细菌直接为它们提供养分。
无光带生物： 在热液喷口区域之上，广阔的深海区域是绝对的黑暗。这里的生物依靠从上方沉降下来的有机物（“海洋雪”）作为食物来源。例如，琵琶鱼（Anglerfish）拥有一个发光器官，通过共生的细菌发出生物光，用来吸引猎物，以及在黑暗中进行交流。许多深海鱼类和无脊椎动物都演化出了巨大的眼睛，或者完全失去了视觉，转而依赖触觉、听觉或化学感知来寻找食物和伴侣。它们的新陈代谢也普遍较慢，以适应食物稀缺的环境。
地下洞穴： 地球表面之下，广阔的洞穴网络也可能存在生命。在没有阳光的地下水体或潮湿的岩石缝隙中，微生物可以通过消耗岩石中的矿物质或地下水中的有机物来生存。一些适应了这种环境的洞穴生物，如洞穴鱼、洞穴昆虫，通常眼睛退化，体色苍白，触觉和嗅觉异常发达。它们往往依赖于洞穴系统中微小的生态循环，例如，依赖于洞穴外微生物死亡后通过水体带来的有机物。
宇宙中的可能性：
将这些地球上的例子推广到宇宙，我们有理由相信，在其他行星或卫星上，也存在类似的生命形式。
冰封行星和卫星： 像木卫二（Europa）和土卫二（Enceladus）这样的冰卫星，它们的表面被厚厚的冰层覆盖，内部可能拥有液态水海洋。即使表面被辐射轰击，冰层也能提供保护。如果这些海洋中有水热活动，就像地球上的热液喷口一样，那么它们很可能支持着微生物生命，甚至更复杂的生命。这些生命将完全生活在黑暗中，依靠化学能生存。
地下生命： 许多行星和卫星，即使表面环境恶劣（例如，没有大气层，或暴露在强烈的恒星辐射下），也可能在其地下深处拥有宜居的环境。地下水层或被岩石保护的区域，可以为生命提供免受辐射和极端温度的庇护，并提供必要的化学物质。
总而言之，冰层和无限黑暗并非生命的终结，而是生命适应性演化的独特舞台。在这些极端环境中，生命会抛弃依赖阳光的光合作用，转而拥抱化学能，发展出令人惊叹的生理机制和生存策略。从南极冰湖中的微生物，到深海热液喷口的奇特生物，再到可能存在于遥远冰冷世界中的生命，这些例子都告诉我们，生命比我们想象的更加坚韧和多变，它总能找到在最意想不到的地方绽放的可能。
网友意见
南极冰盖下面的生物活得还可以。人们已经屡次发现“南极冰盖下的小规模生态系统”：
- 2013 年，人们就在钻穿南极冰盖进入的惠兰斯湖的水中发现了大量微生物，主要是化能自养菌。
- 2015 年，Deep-SCINI 水下机器人钻穿罗斯冰架进入南极海，发现鱼、甲壳类等动物，其食物来源可能是当地海底的化能自养微生物，或是海流送来的浮游生物和有机碎屑。
- 类似的研究还多次在南极冰盖下的海水中发现蠕虫、磷虾、水母等动物。
- 2021 年 2 月，人们钻穿费尔奇纳-罗纳冰架进入南极海，发现状似海绵、海鞘、水螅的动物附着在岩石上。该生物群落距离“能发生光合作用并随水流运来有机物”的最近的地方有 625 千米到 1500 千米远，其食物来源目前未知。
十九世纪幻想小说里描写的“南极冰盖下方有规模巨大的洞窟或地下世界，里面有森林、草原、各种在外面已经灭绝的动物或未知生物”之类情景，目前看来是不可能的。穿透岩层的地震波显示没有这类构造。
考虑红外线，地球上没什么地方是完全黑暗的。海底有一部分光合细菌以海底火山及其附近的热液喷口散发的红外线（也就是来自地热的热辐射）作为能源进行光合作用[1]。芽生绿菌属的细菌可以利用波长达到 1050 纳米的红外线。化能自养、电自养、辐射自养之类更是无需光照。
一些原核生物可以在深海·深层地下依靠 10^-19 瓦到 10^-21 瓦的微弱能流生存，将取得的能量几乎全部用于修复身体受到的损伤。在地球地下深处找到的一些细菌可以持续千年不分裂，乃至在深海发现的一群细菌已经生存了约 1.105 亿年。
美国在盐结晶里发现过一些细菌的内生孢子休眠了 2.5 亿年、在实验室里复苏并正常传代[2]。
在地球之外，木卫二、土卫二之类卫星的冰壳下面有可能存在化学能、辐射、地热支持的生物圈。以人类现有的技术，可以筹划用核动力探测器融化木卫二的冰层、爬下去看一看。
参考
- ^ An obligately photosynthetic bacterial anaerobe from a deep-sea hydrothermal vent J. Thomas Beatty, Jörg Overmann, Michael T. Lince, Ann K. Manske, Andrew S. Lang, Robert E. Blankenship, Cindy L. Van Dover, Tracey A. Martinson, F. Gerald Plumley Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2005, 102 (26) 9306-9310; DOI: 10.1073/pnas.0503674102
- ^ https://doi.org/10.1038%2F35038060
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