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生命可能在寒冷的水下冰花园中进化

了解南极冰下的“化学花园”如何揭示冷水生命的起源和“冰柱”的秘密。

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新证据表明,在南极冰下形成的“化学花园”可能是冷水生命的起源。

“冰柱”(Brinicles)是英国广播公司(BBC)于2011年首次拍摄到形成过程

的一种中空的冰管,它从南极海冰上向下延伸。

它们看起来很像冰锥,但本质不同。当海水冻结成冰时,盐分和其他离子会被排出,并 trapped in brine-rich compartments in sea ice. Brine has a lower freezing temperature than water, so if the sea ice cracks, the liquid is released, and immediately freezes any seawater that it comes in contact with, creating a hollow tube of ice descending into the water.

Julyan Cartwright和Bruno Escribano,最近一项关于冰柱研究的作者

将这些构造描述为“化学花园”

——当金属盐晶体浸入特定溶液中时形成的植物状管状结构。“化学花园”是常见的化学入门实验

,并且在儿童化学套装中很常见,即“自己种植晶体”的练习。它们也经常出现在热液喷口

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周围,向上生长。

就其本质而言,冰柱(以及化学花园)具备生命所需的三大关键要素:它们创造化学梯度;它们具有可能有助于启动生命的电势;它们所起源的富含盐水的隔室具有含有脂肪、脂质和化合物的原始膜。这些条件与热液喷口处的化学花园所具备的条件相同,而热液喷口目前是地球生命起源地的主要候选者之一。因此,当前研究的一个更重要的启示是,它提出冰柱可能是一个冷生命起源的场所,正如热液喷口在“热起源”理论

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中被视为起源地一样。一些科学家假设存在冷起源,因为一些复杂的有机分子在低温下比在温暖条件下更容易形成

,并且冰表面是这些反应的良好基质。即使冰柱不是地球生命起源的地点,它们也可能有助于我们持续寻找地球之外的宜居区域。类似于冰柱的结构可能存在于太阳系的其他地方,例如木卫三(Ganymede)或木卫四(Callisto)上,在那里它们即使在冰冻条件下也可能孕育生命。

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