深海火山藏着外星生命线索？揭秘海底极端生态系统
在漆黑、高压的深海中，海底火山区域存在独特生态系统——微生物靠氢、甲烷等化学物质存活。NASA 研究发现，这种环境与木星卫星 Europa、土星卫星 Enceladus 的冰层下海洋相似。深海火山如何帮我们找地外生命？
马萨诸塞大学阿默斯特分校的微生物学家詹姆斯·霍尔登，就是研究这一领域的科学家之一。木星的卫星欧罗巴（Europa）和土星的卫星恩塞拉多斯（Enceladus），均有证据表明其冰层之下存在含盐液态海洋。霍尔登等海洋学家认为，既然极端海洋环境能孕育微生物生命，那么海洋行星也可能具备支持生命所需的基础条件。
霍尔登表示：“从海底火山中涌出的化学物质，为微生物提供了能量来源，这些物质包括氢气、二氧化碳，以及硫和铁的化合物。我们认为，这些化合物在早期地球或地球生命起源时就已存在——当时甚至还没有光合作用。而且，欧罗巴和恩塞拉多斯的热液喷口，很可能也会释放这些化合物。”
为了更好地将深海研究成果应用于太空探索，霍尔登正与美国国家航空航天局（NASA）合作。他们收集并培养来自海底火山的微生物，模拟或复现相关环境条件，观察微生物的行为模式，分析它们消耗的化学物质，以及它们对不同生长环境的反应。
去年秋天，NASA 发射了“欧罗巴快船号”探测器，计划在2023年4月前对木星卫星欧罗巴展开详细研究。该探测器将围绕这颗气态巨行星运行，并对欧罗巴进行49次近距离飞掠，收集图像、热数据和粒子数据，以判断欧罗巴冰层之下是否存在适合生命生存的区域。
霍尔登说：“我们现在正处于‘地外海洋学’的研究阶段。地外生命的奥秘，可能就隐藏在地球海洋的最深处；研究这里的生命，或许能为我们发现地外生命打开一扇门。”
与陆地火山类似，海底火山的能量来源于构造运动和岩浆活动，但不同的是，海底火山在巨大的水压下喷发，而非暴露在空气中。
专注于热液喷口微生物研究的深海海洋学家莫龙克·哈里斯解释道，这种环境差异会改变火山的喷发方式、冷却速度，以及形成的形态。
哈里斯与霍尔登观点一致，他们认为，由于绝大多数细菌生活在海洋或海洋沉积物中，研究深海环境有助于我们了解地外生命的特征。
哈里斯说：“太空和海洋是相似的前沿领域，可以说是‘近亲’。两者都广阔无垠、环境极端，且对生命至关重要。探索它们都需要能在黑暗、高压、资源匮乏环境中运行的技术，这些环境中通信延迟明显，设备自主性是关键。两者面临的压力挑战方向相反：在海洋中，我们要对抗压力导致的内爆；在太空中，我们要对抗压力导致的膨胀。”
2018年，NASA 就开展了相关合作——与海洋探索信托基金联合启动了“系统性水下生物地球化学科学与探索模拟项目”（简称 SUBSEA）。在这次探险中，水下机器人对夏威夷海岸附近的一座深海火山周围环境进行了探测，科学家认为该区域的环境与土星卫星恩塞拉多斯可能存在的环境相似。
海底火山分布在深海环境中，大多数位于板块张裂的大洋中脊、地幔岩浆柱上升形成的海洋热点区域，或板块俯冲带附近的火山弧（一个板块俯冲到另一个板块之下的区域）。
哈里斯表示：“陆地火山和海底火山都由岩浆供给能量，都能形成山脉和海山等地形，也都会释放气体和矿物。但海底火山形成的熔岩，其形态和结构与陆地火山不同。水的存在会显著改变火山喷发的动态过程。”
哈里斯进一步解释：“海底火山在水中快速冷却，通常会形成巨大的球状枕状熔岩（这是一种独特的地质特征）。它们的喷发方式也有所不同。由于巨大的水压，水下喷发的爆炸性较弱；而陆地火山会喷发火山灰，对周边地形造成大范围破坏。”
热液喷口通常位于海底火山附近，是海底地壳的裂缝，超高温、富含矿物质的水流会从这些裂缝中喷涌而出。
这些矿物质通过化学合成作用，支撑着地球上独一无二的生物群落。化学合成是指生物通过化学物质而非光（光合作用）来获取能量的过程。
热液喷口的形成过程如下：冰冷的海水渗入海底裂缝，被下方的岩浆加热后，再通过这些裂缝回升到海面。但哈里斯指出，热液喷口和海底火山并非同一事物。两者都依赖地热能量，但“海底火山喷发熔融岩石，形成新的海底；而热液喷口释放的是富含矿物质的热水”。
霍尔登认为，正如地球存在热液喷口一样，欧罗巴和恩塞拉多斯的海底很可能也存在此类地质特征，并且这些特征周围可能生活着名为“古菌”的细菌类生物。
这种单细胞生物能在极端环境中催化独特的化学反应。
霍尔登说：“我们知道，有些生命可以在没有氧气和阳光的环境中生存，它们依靠热液喷口释放的气体和矿物质获取能量。基于这一点，我们有理由认为，地球深海热液喷口是研究地外生命的良好地球模型——比如欧罗巴和恩塞拉多斯等天体的海洋底部，可能就存在类似环境。”
这就是为什么深海被科学家视为可以“实地探访”的“微型太空”——他们可以在这里收集样本。哈里斯表示，深海环境漆黑、陌生，且测绘程度低，但其中充满了如何探索其他星球的线索。
她补充道：“研究深海生命的生存机制，有助于科学家建立地外生命可能存在的模型，明确需要寻找的生物标志物。”
事实上，部分科学家认为，地球生命的起源可能就与海底热液喷口有关。从生命起源到如今的科技时代，人类已经走过了漫长的道路。
深海火山的研究不仅帮我们了解地球生命，还为地外生命探索指明方向。如果未来“欧罗巴快船号”发现冰层下有生命痕迹，你觉得最可能是类似地球深海的微生物，还是全新生命形态？