大西洋海底的热液喷口。图片来源：美国国家海洋和大气管理局
生命最早是什么样的？地球之外，会不会也有生命？
为了回答这些问题，科学家们不仅仰望星空，还将目光投向了漆黑寂静的深海之底。在那里，可能就隐藏着解开生命从何而来、是否遍布宇宙的关键线索。
“海底火山口”孕育的生命
在地球的洋底，海水之下几千米处，分布着大量“海底火山口”，科学家称它们为热液喷口。炽热的地下流体从岩石裂缝中喷涌而出，温度最高可达 350℃。这些流体与冰冷的海水混合，形成了一个化学能极其丰富的环境。
这里没有阳光，但有氢、硫、铁、二氧化碳等火山“馈赠”。正是在这样的地方，一类特殊的微生物繁衍生息——嗜热微生物。
嗜热微生物德氏火球菌能在摄氏90度的温度下，利用氢、硫和铁等生长。图片来源：《微生物学会》
它们不靠光合作用，不需要氧气，甚至在“开水级别”的环境里依然可以生长。对它们来说，火山释放的化学物质，就是食物和能量来源。这样的生存方式，几乎打破了人类对“生命条件”的传统认知。
也正因为如此，科学家开始认真思考一个问题：地球最早的生命，是否就诞生在类似的环境中？
太阳系里，也有“海底火山”吗？
故事并没有止步于地球。
近几十年，科学家发现，太阳系中一些冰封的卫星，内部可能隐藏着广阔的液态海洋，其中最著名的两个就木卫二（欧罗巴）和土卫二（恩克拉多斯）。
它们表面寒冷、坚硬，但在厚厚的冰壳之下，可能是咸水海洋。土卫二会周期性地向太空喷发水汽和冰粒，像一座“太空喷泉”；木卫二的冰壳上布满裂纹，暗示着下方仍在活动。科学家推测，它们的海底可能存在类似地球深海的海底火山活动，持续为海洋提供热量和化学能。
在科学家看来，如果地球的深海火山能孕育生命，那么这些“冰封世界”的海底，也并非完全没有希望。为了搞清楚这些星球上是否可能孕育生命，先后多艘探测器被派往对它们进行探测。
热液喷口的黑烟囱喷出的颗粒物主要是极细的硫化物矿物。图片来源：美国国家海洋和大气管理局
1997 年，卡西尼号（Cassini）飞船升空，并于2004年进入土星轨道。在长达 13 年的任务中，它多次近距离飞掠土卫二 ，意外发现这颗土星卫星会周期性向太空喷射出含有水蒸气、有机分子甚至氢气的羽状喷流——这些成分，正是地球深海热液喷口附近生命赖以生存的“化学燃料”。
木卫二(欧罗巴)的冰封表面。图片来源：NASA
而在更早之前，1989 年发射的伽利略号探测器围绕木星运行，并对木卫二进行了多次观测。探测显示，木卫二布满裂纹的冰壳之下，很可能是一片海洋。
进入 21 世纪后，人类对这些地外海洋愈发着迷。2011 年，朱诺号（Juno）抵达木星轨道，进一步精确测量木星及其卫星系统的引力和磁场结构；而在 2024 年，最新的欧罗巴快船（Europa Clipper）正式启程，目标直指木卫二。
但问题随之而来：即便探测器真的“看到”了化学信号，我们如何判断，它们是否与生命有关？
土卫二(恩克拉多斯)。图片来源：NASA
潜入地球的深海寻找答案
这正是地球深海研究的意义所在。在美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的实验室里，科学家长期研究从深海热液喷口采集到的嗜热微生物。
为了采集这些神秘的极端生物，科学家们动用了高科技的载人潜水器或远程遥控机器人。它们可以下潜到数千米的深海，在漆黑的海底像玩“抓娃娃机”一样，用机械臂采集滚烫的岩石和热液样本。
当这些样本被送回实验室后，挑战才刚刚开始。因为嗜热微生物视氧气为“毒药”，科学家必须在密封的、模拟深海环境的生物反应器里培养它们。
随后，科学家会观察它们如何利用氢、硫、铁等物质生存，并分析它们产生的代谢产物。这些代谢“痕迹”，正是未来航天器可能在其他星球寻找的生命线索。
换句话说，想在木卫二或土卫二找到生命的蛛丝马迹，必须先弄清楚：在地球上，生命会留下怎样的化学指纹。
欧罗巴快船号探测器飞临木卫二的想象图。图片来源：NASA
不过，科学家的研究并不会止步于实验室的培养。他们还会建立计算机模型，模拟这些小生物在海底热液口是如何生长、又是如何为了抢夺有限的养料而相互竞争的。
这就像是在电脑里玩一场“生存策略游戏”：科学家可以随意调低温度或改变化学成分，模拟出几十亿年前地球早期的模样，甚至模拟出木卫二那冰冷深海的环境。通过这种方式，我们不必亲自飞往外星，就能预判这些“地球原住民”是否能在外星海洋里站稳脚跟。
与此同时，科学家还会分析这些嗜热微生物体内的蛋白质，了解它们如何在高温、高压、缺氧等极端条件下维持正常功能，并适应不断变化的环境。
来自实验、模型和分子层面的信息被整合在一起，将帮助科学家勾勒出一幅更清晰的图景：告诉我们要去哪里、寻找什么样的信号，才能在茫茫宇宙中找到不为人知的地外生命。
从生命起源到现代科技
有意思的是，这些深海的“古老居民”，并不只是能帮助科学家回答宇宙级问题，它们还深刻地影响了现代科技。
你可能听说过做核酸检测或法医鉴定时用到的“DNA扩增技术”。 这项改变世界的发明，其核心工具就是一种从嗜热菌身上提取的DNA 聚合酶。如果没有这些“抗热英雄”，我们的基因测序和生物工程可能将举步维艰。
此外，这些小生物还是出色的“环保小卫士”。科学家发现，某些嗜热菌可以降解农场废弃的牛奶或啤酒厂的废水。在“吃掉”这些污染物的过程中，它们还会产生氢气——一种清洁的未来能源。
嗜热微生物在漆黑的深海火山旁，已经静静地生存了数十亿年。它们见证了地球最早的生命形态，也为人类提供了一把理解宇宙的钥匙。
在不久的将来，当人类的探测器穿过地外星球的海洋冰层时，也许我们会发现，在那里的深处，正有着和地球海底一样热闹的生命奇迹。
撰稿/刘允
参考资料：
[1]. the Conversation → Microbes in deep-sea volcanoes can help scientists learn about early life on Earth, or even life beyond our planet
[2]. 美国国家海洋和大气管理局(NOAA) → What is a hydrothermal vent?
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