地球上最熱最酸的地方：中午氣溫能飆到55攝氏度

出品|網易科學人欄目組

譯者|小小

位於東非國家衣索比亞北部的達納基爾凹地（Danakil Depression）有活火山、噴涌硫磺的瀑布、凝固的黑色岩漿流以及五彩繽紛的含鹽盆地。這裡據說是世界上最熱的地方之一，為此又被稱為「地獄之門」。然而即使條件如此惡劣，科學家們最近首次在沸騰的熱泉中發現了生命跡象。

在由黃色和綠色發光池塘主導的超現實景觀中，沸騰的熱水就像大鍋被燒開那樣，有毒的氯氣和硫磺氣體充斥在空氣中。衣索比亞北部的達納基爾凹地又被稱為「地獄之門」，這裡是地球上最炙熱、最像外星球的地方之一。然而，最近對該地區進行探險的團隊發現，這裡依然充滿了生機。

圖2：達納基爾凹地是世界上最偏遠的地方

達納基爾凹地位於「非洲之角（Horn of Africa）」的中部，這裡是世界上最偏遠、最荒涼和被研究最少的地方。它位於衣索比亞西北部火山地區，靠近厄利垂亞邊境，海拔在海平面100米之下，被當地人稱為「Afar（意即遠方）」。達納基爾凹地屬於東非大裂谷系統的一部分，地球內部力量正撕裂這裡的三個大陸板塊，並重新創造新的陸地。

這處暴力景觀可以說是地球上最熱的地方，也是最乾燥的地方之一。溫度經常達到45攝氏度，很少下雨，但是融化的岩漿海緊挨著地殼表面。當地有兩座高度活躍的火山，其中之一就是Erta Ale，它是少數有熔岩湖的活火山。此外，該地區還散落著無數酸池和間歇泉，還有名叫Dallol的深火山口。

鮮艷的色彩是雨水和附近海水被岩漿加熱而上升的結果。海水中的鹽與岩漿中的火山礦物發生反應，形成耀眼的顏色。在最熱和酸性最強的池塘里，硫和鹽反應形成明亮的黃色煙囪。在溫度較低的冷卻池中，銅鹽生成明亮的綠松石。炎熱乾燥的氣候意味著很少有植物或動物能在那裡生存。Dallol本身沒有人居住，但游牧民族阿法爾人在半永久性村莊Hamadela過著半定居生活。

總之，達納基爾凹地看起來像一個外星人的星球，與地球上的其他地方截然不同。它與美國黃石公園中熱液活動區有點兒相似，但溫度更高，水的酸性更強。事實上，達納基爾凹地的水PH平均值達0.2，這在任何自然環境中幾乎是聞所未聞的。相比黃石公園，我們對達納基爾凹地的了解更少。然而，這種情況正發生改變。自2013年以來，一個科學家團隊開始研究該地區。這個團隊成員來自Europlanet，這是個由開展行星研究的研究機構和公司組成的聯合會。

圖3：在現場的工作人員要應對55攝氏度的高溫

這項工作很有挑戰性。首先，達納基爾凹地是個非常偏遠的地區，很難到達。更糟糕的是，它位於衣索比亞和厄利垂亞之間的邊界上，那裡的政治局勢並不穩定。2012年，前往該地區的歐洲遊客曾遭到綁架和殺害。每次研究人員前往達納基爾凹地時，都需要軍方派人保護。

來自義大利波羅尼亞大學的芭芭拉·卡瓦拉奇（Barbara Cavalazzi）就是這個研究團隊成員，自從2013年以來參與對達納基爾凹地的探索和研究。卡瓦拉奇說：「那裡的環境非常極端。平均而言，這裡的氣溫在午餐時間可以達到48攝氏度。有一次我們甚至測量到55攝氏度高溫。」

在Dallol火山口，地熱活動促使溫度進一步提高，到達地表的鹽水可以達到100攝氏度高溫。除了難以忍受的酷熱，科學家們還不得不應對有毒的硫化氫氣體，更不用說氯蒸氣會燃燒他們的呼吸道，導致肺部窒息。他們必須戴防毒面具才能正常工作。

卡瓦拉奇表示：「當走在地熱區時，你必須足夠小心，因為鹽殼是極其脆弱的，你必須保持警惕，不要踩上它。如果你掉進了100攝氏度的極熱酸性水中，那會是個大問題，因為最近的醫院在Mek』ele，那裡距離Dallol火山口還有好幾個小時車程。當我去那個地區時，我總是帶著Afar嚮導，因為他們知道該去哪裡。」

2013年的前幾次探險只是專註於如何在達納基爾凹地工作。卡瓦拉奇說：「你不能帶冰箱或化學藥品來存放樣品，所以你需要非常努力地思考，並仔細規劃自己的行動計劃。」2016年春季，研究人員終於開始收集熱泉和池塘的樣本，並希望它們中包含著生命。他們還測量了池塘的溫度和pH值。2017年1月，研究人員回來收集更多的樣本。

圖4：達納基爾凹地充滿了礦物鹽沉積物，它們被迫擠出地表

2017年3月，卡瓦拉奇的實驗室和他們的同事發現達納基爾凹地中存在生命，他們設法分離和提取細菌的DNA。他們發現，這種細菌屬於「多嗜極生物」，這意味著它們同時適應了極端的酸性、高溫和高鹽度環境。這是達納基爾凹地酸性池中首次被確認的微生物生命。

在尚未發表的研究中，研究小組在該地區兩個不同的地方（Dallol火山口內部的鹽泉和池塘中）發現兩種不同的細菌生命。Dallol火山口以擁有鮮艷的顏色、高酸度和沸騰的溫度聞名。在Dallol火山口外面還有個小湖泊，雖然它不像鹽泉那樣炙熱，但也能達到50到55攝氏度高溫，而且水中的成分也有所不同。雖然這裡的水依然是鹹的，但pH值約為2。水中富含二氧化碳，那是由火山活動釋放出來的。

卡瓦拉奇表示：「這個湖有許多不同的名稱。當地人叫它Gaet』Ale或Arrath，有人稱之為油湖或黃湖，還有人稱它是殺手湖，因為當你在它周圍四處張望時，你可以看到許多小昆蟲和鳥類屍體。他們可能到了湖邊，並喝了一些湖水，但真正殺死它們的是高濃度的二氧化碳。」

因為二氧化碳比正常空氣更重，所以它會下沉到地面附近，所以當像鳥這樣的小動物呼吸湖上方的空氣時，它們就會窒息而死。對於人類來說，他們的身高往往更高，為此面臨的危險也更低。但無論任何生物，在30厘米的水中將會發現自己吸入太多二氧化碳，最終甚至導致死亡。

科學家的發現看來將創造一個新的記錄。

圖5：這些池塘被認為是世界上酸性最強的水池，這裡已經發現生命痕迹

研究團隊已經在pH值為零的水池中發現了生命，這個池塘是地球上發現生命的酸性最強的地方。此前的記錄是在西班牙的Rio Tinto河中，那裡的pH值為2。當水含有許多帶正電的氫原子時，水就會呈現酸性。大多數生物不能應付極端酸性，因為帶電的氫原子會幹涉叫做酶的特殊蛋白質的結構，後者能調節細胞內所有重要的化學反應。

高溫也會破壞酶，分解DNA和細胞膜之間的化學鍵。同時，高鹽水平會使水衝出細胞，導致它們皺成干皮。在黃石公園和其他熱液環境中發現的微生物已經進化出適應它們生存的方法，包括含有特殊的蛋白質和酶，它們在高溫下依然能夠保持化學穩定。這可以通過更多化學鍵和氨基酸之間連接來實現，氨基酸是構成蛋白質的重要組成部分。

達納基爾凹地熱泉中的細菌可能也產生了相似的適應性。不管怎樣，科學家們的發現可能有助於我們了解其他行星或衛星上的生命是如何產生的。卡瓦拉奇說：「在火星上，你會發現類似達納基爾凹地的礦物和硫酸鹽礦床。所以通過研究生命能夠在哪些在極端的地球環境中生存，以及它是如何生存的，我們可以找到類似火星這樣的行星上可能適合居住的地區。」

卡瓦拉奇懷疑，我們還沒有徹底釋放出承受極限的能力。她指出，微生物的代謝機制存在多樣性與通用性，還有許多微生物擁有非凡的生理能力。很有可能，我們還沒有發現地球上的極端生態系統。

本文來源：網易科學人責任編輯：郭浩_NT5629

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