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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256273]
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ 第二章黑烟囱？
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尝试分析的道路
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黑烟囱是一些持续喷发硫化物的酸性热液喷口，它们位于几千米以下的深海，完全得不到一点阳光，却存在着异常繁荣的热液生态系统，这让人不由得推想，如果连今天的生命都能在这里生活，那么几十亿年前最简单的细胞，是不是也可以出现在这里呢？
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于是，德国化学家君特·维希特斯霍伊泽（Günter Wächtershäuser）提出了铁硫世界假说：黑烟囱里的铁硫矿物晶体，与现代细胞负责新陈代谢的许多蛋白质有着进化上的联系，最初的生命活动，就是由这些铁硫矿催化开始的。
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和原始有机汤假说一样，铁硫世界假说也有许多无法解决的问题，但它开启了生物化学与地质化学相结合的研究方式，这实在太重要了。
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如果有人问你，宇宙中已知最长的山脉是哪一座，你不需要仰望星辰，因为它就在地球上，也不需要回忆七大洲的崇山峻岭，因为它不在地面上。它就是波涛之下，四大洋底蜿蜒起伏的洋中脊。
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洋中脊以北极附近为起点，经过格陵兰岛与欧洲之间的海域，短暂地露出海面，形成了冰岛。接着，它继续潜入大西洋底，一路南下，在非洲南端转进印度洋。在印度洋正中，一个短的分支伸入红海，另一个长的分支继续朝向东南方，绕过澳大利亚进入太平洋。在太平洋底，它又朝着东北方向一路前进，最终在北美的西海岸俯冲到北美板块以下——这漫长的征途连绵8万千米，不间断的长度也有6.5万千米，相比之下，陆地上最长的山脉，贯穿南美洲西海岸的安第斯山脉，就只有7 000千米长。
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请不要以为第一段里祭出“宇宙”这样的字眼是故弄玄虚，以为其他星球上保不齐还有更长的山脉，只是望远镜看不见罢了——不是的，我们很有把握说，在所有已知的星球上，只有地球能够形成如此绵长的山脉。这不仅是因为地球足够大，有活跃的地质活动，更因为地球拥有大量的液态水，有海洋。
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图1—7 洋中脊分布图。（Heinrich C. Berann、Bruce C. Heezen、Marie Tharp绘）
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256274]
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·山、水与生命·
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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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