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卡尔森教授发现了地质和生物过程之间的重要联系

hydrothermal vent

这个位于洋中脊的热液喷口看上去像是黑烟,实际上是热流体和气体的混合物。与海水的反应形成烟囱状结构,为微生物提供营养。(图片来源:Karson, j.a., D.S. Kelley, D.J. Fornari, M.J. Perfit和T.M. Shank,《探索深海:海底和海洋地壳摄影地图集》,剑桥大学出版社,2015)

你知道吗?地球上超过70%的火山活动都发生在海底,海底山脉被称为大洋中脊(MOR)。熔岩流是由地下岩浆房提供的,这些岩浆房加热岩石,并从称为热液喷口的海底间歇泉中释放出大量的氢气。如果氢逃逸到海洋和大气中,它将参与各种可能危害环境的化学反应,如海洋酸化。海洋酸度越高,海洋生物,如珊瑚和一些浮游生物,就越难形成它们的外壳和骨骼。

幸运的是,大部分氢在从热液喷口进入海洋之前就被称为微生物的微小生物消耗掉了。

杰西页Heroy教授Jeffrey Karson地球科学艺术与科学学院,来自杜克大学的同事和卡里生态系统研究所的研究进行了初步调查,估计多少氢生成的各种流程在大洋中脊和多少被微生物。他们的研究论文《海洋中脊(MOR)附近的非生物氢源和碳汇对海底生物圈的影响》(PNAS)发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)杂志上。

微生物是地球上最原始和最普遍的生命形式,它们在MOR的热液喷口附近繁衍生息。它们吸收来自烟囱状结构的热流体和气体的混合物中的营养。根据该小组的研究,微生物消耗了MOR产生的所有氢的至少30%。他们的努力标志着首次尝试解释海洋环境中所有的氢,并为年轻的海洋地壳中微生物的氢消耗提供了一个初步的全球估计。

“尽管氢是最简单的原子,是宇宙的基本组成部分,但很难解释它在地球上的行为,”Karson说。“控制地球上氢的地质和生物过程之间有重要的联系,而大部分活动都发生在我们看不到的海底。”

虽然他们的研究集中在高度集中的热液喷口,但这只是故事的一部分。卡尔森说,下一步是确定从其他深海过程中产生的氢的精确测量,因为那里的水热流动更分散。进一步的研究还需要在火山活跃的区域,如环绕太平洋地区的“火环”中发现氢气的产生。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.syr.edu/blog/2020/06/02/professor-karson-finds-important-connection-between-geological-and-biological-processes/