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山要高，堆即可。火星的直径只有地球的一半，持续的火山喷发却堆出了约22千米高的奥林匹斯山，更小的灶神星，平均直径只有区区525千米，却有一座撞击物堆积成的约22.5千米高的雷亚希尔维亚中央峰[1]I。但山脉要想绵长，就只能来自大型岩石行星的板块构造，而表面覆盖大量的液态水，正是这种运动的重要前提。
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因为水是一种小分子物质，能够嵌进岩石中的晶格里去，让岩石的熔点和密度显著降低。那么，当富含水分的大洋板块在海沟之类的地方俯冲到大陆板块之下，承受了地下深处的高温时，就会一边熔融，变得更加柔软、顺滑，不阻挡后续的板块进一步俯冲，一边不断失水，密度越来越大，拖着后面的板块往地球深处下沉。
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图1—8 大洋底部的板块运动。地幔物质向上升起，使大洋板块张裂开来，形成连绵的洋中脊。（作者绘）
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这样一来，仅仅因为水的存在，大洋板块就会前赴后继地钻进地球深处，岂不是要让大洋板块都消失了吗？
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才不会呢！正所谓“前赴后继”，大洋板块在边缘处俯冲消失，就会在中央处张裂，裂缝处的地幔物质因为压力突然降低而熔融为岩浆[2]，顺着张裂的缝隙喷涌而出，然后被海水迅速冷却，连续不断地凝固成新板块。新板块诞生的地方，就是连绵不断的洋中脊了[3]——在潜没带（也称“俯冲带”“消减带”）和洋中脊的新陈代谢之下，全球的海洋板块不到2亿年就能更新一遍，由此持续而顺畅地释放着地球深处升腾而起的热量。
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所以相比之下，那些地质运动活跃却又缺乏水分的行星，比如金星，就完全是另一副样子了：它们的板块即便在最初的时候发生了俯冲，也会很快堵塞终结，而不会形成持续的板块构造运动。于是，这些行星深处上涌的热量就会堆积起来，一旦释放就是毁天灭地的超大规模火山爆发，汹涌的熔岩四下横流，还怎么能形成洋中脊这样的绵长山脉呢？
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这样一来，地球上有长山脉的问题就解决了，可它又与我们的主题“生命的起源”有什么关系呢？
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关系实在大得很，上面的每一句话，或早或晚都要在这本书里响起回声。
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眼下最直接的，是在20世纪末大举突破了“原始有机汤”的范式，掀起了激烈讨论的另一个生命起源假说——黑烟囱假说。而这个假说的故事场景，就在洋中脊上。
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在洋中脊，新形成的板块持续扩张，形成了众多的裂缝。海水会顺着裂缝一直渗入地壳深处，然后被洋中脊下面的岩浆房截住去路。海水可以在那里加热到超过400℃，但在地下深处不可思议的巨大压力下无法沸腾，处在既像气态又像液态的“超临界态”。超临界态的水既像气态水一样可以穿过最微小的缝隙，又像液态水一样可以溶解岩石中的各种物质，而且密度很低，于是会持续不断地上涌，最后从洋中脊的裂缝中喷涌而出，这就是所谓的“深海热液”了。
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图1—9 洋中脊附近的热液循环示意图。较冷的海水通过地壳的裂缝向下渗透，被岩浆房加热而上涌，形成热液喷发。当热液遇到温度很低的海水就会迅速冷却，种类繁多的无机盐结晶析出，变成了滚滚“黑烟”，其中一部分沉积在盆口附近，就形成了黑烟囱。（作者绘）
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当这些热液遇到海水急速冷却下来，其中溶解的各种无机盐就会立刻结晶析出，变成悬浊的微粒。由于岩浆活动释放了大量的硫元素，地壳深处又含有大量的铁元素，所以这些微粒当中有很多富含铁的硫化物，这让深海热液看起来就像是滚滚黑烟。而当那些“烟灰”渐渐沉淀下来，就会在热液喷口附近越堆越高，形成几米高的管状结构——我们形象地把它称作“黑烟囱”。
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人类第一次发现黑烟囱是在1977年，美国俄勒冈州立大学的海洋地质学研究团队用深潜机器人在水深2 600米的东太平洋海隆发现了它，当时就轰动了整个地质学和生物学界：深渊下的洋中脊不见天日，远离一切已知的生态系统；热液喷口附近的水温也非常高，即便有海水冷却也往往在60℃以上；到处弥漫着毒性很强的硫化氢，海水的pH值只有3.0左右，酸性比得上白醋了。
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但热液喷口并没有变成生命的禁区，珊瑚、海绵、贝类和各种各样的环节动物挨挨挤挤地生长在这里，就像向日葵花盘上的种子那样密集，尤其是那些两米多长的巨型管虫，它们舒展着鲜红的鳃，一簇簇地聚集起来，好像节日里的花束。虾蟹、海星与海螺就爬上去到处又啃又舔，这又引来了更加机敏的深海鱼和章鱼——这生机勃勃的景象丝毫不逊色于阳光下的热带雨林。II
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图1—10 2012年调查的位于南大西洋底的黑烟囱，表面覆盖着各种生物，白色线段表示1米。（图片来源：RogersA.D.、Tyler P. A.、Connelly D. P.、Copley J. T.、James R.等）
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图1—11 东太平洋海隆上的黑烟囱，那些密密麻麻的红色管状物就是巨型管虫（Riftia pachyptila）。（图片来源：NOAA）
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这就是那令人震惊的事情了。常言道，“万物生长靠太阳”。在我们熟悉的世界里，没有阳光就没有光合作用，也就没有氧气和各种有机物，就没有生命的繁衍生息，但这深渊之下的热液喷口没有阳光，漆黑一片，又是什么维持了生命的繁荣呢？当然，上层海水里的氧气仍然能够扩散到这样的深度，虽然浓度极低，对于代谢缓慢的动物也姑且够用了，但是，它们又该吃什么呢？
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吃化能自养的微生物。
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黑烟囱的热液中富含甲烷、硫离子、亚铁离子、氨还有二氧化碳，而生活在烟囱附近的微生物，就会利用这些物质，构造各种各样千奇百怪的氧化还原反应，获取能量，制造有机物——我们先不用在意那是怎样一些氧化还原反应，将来我们会陆续遇到其中最重要的几个。III总之，小动物吃微生物，大动物吃小动物，一个令人惊叹的深海热液生态系统就这样建立起来了。
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