地球深处有一个令人神往的秘境
科学家们愿意冒着生命危险去寻找它
他们要面对致命威胁的突袭
还有几秒钟内即能致死的毒气
后来我们意识到这散发出的是一氧化碳
而我们的呼吸器不能防备一氧化碳
这个洞中处处充满了杀机
把他们吸引到此的只是一个简单的问题
即找出这些奇异洞穴的形成原因
但是为了解开这个谜题， 他们还需要进行更深入的调查
因为这些洞穴或许也能 揭示地球生命的诞生过程
洞穴隐秘生物
这里是美国新墨西哥州的瓜达卢普山脉
山体之下隐藏着一个壮丽宏伟的仙境
它是完全不同的环境， 如同到了另一个星球上
从某种意义上说，它就是另一个星球， 它是地球上我们尚未勘查的地界
就像是深海，还有一些 直到上个世纪我们才发现的地方
现在我们正实现这一创举， 探查这些洞穴
将科学家们吸引到此的是 一些世界上最壮丽的石灰岩溶洞
卡尔斯巴德巨洞
尤其是“卡尔斯巴德大厅”
上世纪70年代初，我第一次走进这个洞穴， 这个厅洞的规模着实令我大吃一惊
它光是规模就已经是独一无二了
洞顶有30层楼的大厦那么高
其面积超过6块足球场的总和
不过“大厅”并不只是一个地下奇观， 它还是地质学上的一个谜
洞中有许多我们无法破解的谜团
比如，为什么这些洞会如此巨大
还有为什么没有供流水 进入洞穴和流出洞穴的地方
地质学家们一直认为 这类石灰岩溶洞都是由水建造的
雨水渗进岩石裂缝
吸收空气中的二氧化碳后变成碳酸
亿万年来，这些弱酸慢慢溶解岩石
科学家们推测卡尔斯巴德的 巨大迷宫就是这样逐渐形成的
问题是，无论他们如何努力地搜索， 他们还是没有发现水的痕迹
后来的发现使得这个谜越来越令人费解
“大厅”的一角散落着100吨左右的巨石块
先前它们不太引人注目， 直到Dave Jagnow来到这里
他发现它们由一种 在其它洞穴中前所未见的矿物组成
石膏
大多数洞穴内都找不到石膏， 因为它们很容易被溶解
我原以为它们很久以前 就已被冲出洞外了
所以如果是水塑造了卡尔斯巴德溶洞， 这些巨石就不应该在这里出现
它们的出现说明了一个事实， 建造这个溶洞的并不是水，也不是碳酸
那么它究竟是怎样形成的呢
答案藏在瓜达卢普山脉深处、 距离卡尔斯巴德3英里之外的龙舌兰峡谷中
跟随着扑向深渊底部的风声， 3名洞穴探险家进入了一个魔幻般的地界
在地底深处，灯光照亮了一个异域世界
纵横交错的通道内覆着一层雪白的石膏
与卡尔斯巴德溶洞相比
这个洞穴的每一寸地方 都缀满了这些美丽的石膏晶体
其中最令人眼花缭乱的 当属这个叫做“灯饰大厅”的厅洞
龙舌兰洞在地下封闭了亿万年之久
所以这些石膏一直没能绽放眩目的光泽
龙舌兰洞中的石膏保存得相当完好
石膏在所有洞穴中都很罕见， 而这里到处都是这些独特的石膏结晶
这是另一种线索，它不禁使我们去想 这些洞穴一定有非常特殊的诞生过程
Dave和Carol面对的 是两个巨大的地下网络
即他们无法解释的 卡尔斯巴德巨洞和龙舌兰洞
他们唯一可追寻的线索只有石膏本身
它们包藏着一些人们无法了解的事实
石膏在瓜达卢普山脚下的 平原中自然形成
可能随着时光的流逝，这些石膏以某种方式 被带入洞穴中，并在石壁上沉淀下来
我们后来想到应该检测一下这些石膏
看看洞穴内的石膏 和石膏平原上的石膏是否有某种关系
如果洞穴内的石膏和平原上的石膏一样， 它们应该具有相同的化学结构
Carol检测了两种硫矿样本， 因为它有两种结晶形式
一种较重，一种较轻
她一开始检测的是洞穴内的石膏
我发现硫矿非常非常轻
而外面石膏平原上的石膏却非常重
所以它不可能来自石膏平原
也就是说，石膏只可能 是在洞中自然形成
只有一种方式能产生这一结果
硫酸作用
石灰岩遇到这种酸后， 碳酸盐即会溶解，释放出二氧化碳气体
并且产生石膏
Dave猜想石灰岩洞的某个地方 可能遭到了硫酸侵蚀
硫酸比筑造大多数洞穴的 碳酸更强、更稀少
它溶解掉的体积是 碳酸溶液侵蚀出的普通洞穴的8倍
所以它的侵蚀力要强得多
但是它在自然界中非常稀少
如果Dave的想法是正确的， 那么这里又会引出一个新的问题
究竟是什么能产生如此大量的硫酸
并且侵蚀出像“卡尔斯巴德大厅” 这么大的洞窟
他们寻遍了整座瓜达卢普山脉
后来他们想起山脉之下数千英尺的地方 有一个巨大的油气储层
他们分析了石油之后找到了第一个线索
他们发现它含有一种 特殊气味的化学物质
这些沉积物就是我们所说的酸， 因为它们含有硫酸
每次在瓜达卢普山脉附近钻井时， 都能闻到一种气味
臭鸡蛋的气味，这就是硫化氢气体
硫化氢立刻引起了Carol的注意
我们知道当硫化氢与氧化合时， 就会产生硫酸
所以它就是硫酸的来源
看来油田中的硫化氢泄漏进了洞穴
然后变成了硫酸
同样，这一发现带来的 问题远比答案更多
是什么把地底深处的石油 转化成硫化氢的呢
有关瓜达卢普山脉地底事件的线索
最终发现于几千英里之外的 怀俄明州黄石国家公园
黄石温泉的水温高达93℃.
我不敢碰这些水，因为它太烫了， 水温在上下变动
大概是180℉，也就是83℃，确实很烫
科学家们一直认为 这种极端环境会杀死所有生物
但就是在这种沸腾的温度中， 他们发现细菌在温泉中兴旺生长
微生物竟然能在这种环境、 这么高的温度下生存，这的确令人吃惊
这类微生物叫做“嗜极生物”
科学家们发现它们能在 地球上最严酷的环境中生存
有的甚至比黄石还要恶劣
我们发现生物能在高达 230℉或240℉的温度下生存
所以它证明了一个观点， 即生物能在一些非常极端的环境中生存
这些嗜极生物还有另一种特殊本领
它们能利用化学物质，并产生气体
其中一些制造的气体就是Carol和Dave 从卡尔斯巴德下方油气储层中提取出的气体
硫化氢
看来嗜极生物应该和洞穴之谜有关
Dave和Carol推测，既然它们 能忍受地球上最严酷的环境
那么它们当然能在 瓜达卢普山脉地底深处生活
于是他们提出了一个简单的基本理论
这些洞穴的形成并非地质原因， 而是生物学上的原因
他们提出生活在地底深处油气储层中的 嗜极微生物释放出硫化氢
硫化氢渗入山体中， 与氧结合后形成硫酸
然后将石灰岩壁侵蚀，形成一个个洞穴
虽然这只是一个观点，但它似乎说得通， 不过科学界却表示了怀疑
100年多来，所有人都认为 只有碳酸能侵蚀出洞穴
谁都没有想过硫酸也能成为侵蚀力量
并塑造瓜达卢普山脉中的这些洞穴， 这是一种全新的观点
但它只是一种理论
为了向怀疑者证明这些洞穴 是由微生物产生的酸侵蚀和塑造的
他们还需要找到活的证据
于是一组生物学家返回龙舌兰石膏洞
他们的目标是找到生命迹象
他们将在地下度过整整4天
到达洞口后，他们首先 要进行令人眩晕的垂降
第一个下去的是Diana Northup
对有些人来说很容易， 但对我来说，进入这个洞相当困难
因为我有恐高症，而龙舌兰洞是个深洞， 它是一串连在一起的洞穴
不过让我感兴趣的是， 洞中会有很多惊人的科学发现
那里充满了科学之谜
在深渊底部，Diana得穿过一个舱门， 它是为了保护洞穴的入口
因为一旦气压改变， 通道内的风速就会高达50英里/小时
进洞后，她将陷入彻底的黑暗， 只能依靠电池探照灯
好了，我要关上门了， 现在下去应该比较容易
门关上后，所有的风骤然停止
刚进去时就像是进入了一个风洞， 现在却只有低沉的回声，再往下爬时
整个洞变得彻底的寂静， 我不知道身边有些什么
因为我正处于一片漆黑之中
下一个进洞的是 Diana的同事Penny Boston
我在地面上进行过许多极端环境的作业
但是我从没探索过野外洞穴， 所以龙舌兰洞是我探索的第一个洞穴
我刚开始旅行的那段时间，我一直在想， 我要做的就是活下去，然后走出洞外
我决不能半途而废，就是这种想法 使我一直走下去，一直忍耐
走完最初的那段旅程后， 我一心只想着要出去
这时洞中的美景展现在我眼前， 用句俗话来形容，简直是慑人心魄
龙舌兰洞是已知美国最深的洞穴
也是世界上最长的洞穴之一
自从洞穴被发现以来， 探险家们已测绘了100英里的通道
“错觉断层”、“死亡深渊”、 “垂直陷坑”这类地名
暗示着队员们将面临巨大的危险
其中最艰难的障碍莫过于 “巨石瀑布”
《索具使用手册》中说你套上索具后 必须沿着深洞的边缘下坠
虽然有安全措施，但是像我这样 有恐高症的人还是会感到很不安
它的垂直深度是150英尺， 开始一小段能沿着石壁，后面就够不着了
所以我们下落的时候 实际上是悬在半空中的
之所以叫它“巨石瀑布”是因为探险家们 一旦在此垂降，所有岩石都变得很松散
他们利用一根绑缚着的绳索垂降， 并用手闸控制下落速度
倘若他们掌握不好摩擦力， 他们就会失控下落，坠向死亡
队员们继续往下爬
他们正进入一个在许多人看来 不可能有生命存在的世界
当你进洞，关上舱门，远离入口之后， 就再也见不到阳光了
所以我们通常认为的 维系生命的系统也就不会存在
其它洞穴中可能会有河流， 带进来一些动物尸体、枯叶
或是小树枝之类的东西，保障微生物作用， 但是龙舌兰洞中连这些都没有
因此它是一个绝对的 低营养环境，是更极端的环境
长期以来，人们一直认为 龙舌兰洞已完全静止
它的形成过程很久以前就停止了， 其环境之恶劣根本不足以支持生命
不过Penny和Diana希望，如果微生物确实 与洞穴的形成有关，它们或许会留下遗迹
假设有关龙舌兰洞形成的观点是正确的
那么在洞穴形成时，应该会有一些 依赖硫化氢的细菌在那里生活
但是它是否持续了一段 很长的时期仍然是个疑问
所以我们最近的一次任务就是 去搜寻生物，看看我们的想法是否正确
经过6小时的艰苦跋涉， 他们已接近龙舌兰洞的底部
接着，他们发现了一口小水池
对，就这样
好的，小心
好，你到了
池水纯净无比， 从任何角度看都是清澈见底
队员们的出现很可能将污染纯净的池水
我们进入洞穴后， 会对它造成极大的影响
这听起来像是夸大其词， 但是当我们在洞中行走时
我们每分钟都会掉下数万个皮肤碎屑
所以你无疑是在施“微型暴风雪”， 身边都是一堆堆的碎屑
你的头发掉落下来，散布在洞穴中
现在，在地下1000英尺，洞内1英里深的地方， 他们的每一步都是迈向一个新的地域
接着，当转过一个拐角时， 他们发现了一些奇怪的东西
洞壁上覆盖着大片锈色的斑块
在锈斑周围，洞穴似乎正在坍塌
这是他们前所未见的情景
它是否就是嗜极微生物 建造洞穴的证据呢
回到实验室后，Penny和Diana 用电子显微镜检测锈斑样本
寻找生命迹象
扫描电子显微镜能显示 不可思议的微观结构
我们花了许多时间大海捞针
用电子束扫过一颗又一颗的微粒， 一边进行搜索
有时候相当困难， 因为有些矿物看起来很像微生物
3个月来，她们一个接一个地检测样本
最后，她们的耐心终于有了回报
我们有了令人兴奋的发现， 我们在一些样本中看到了很像珍珠项链的结构
它们就是细胞
这类结构总是都出现在侵蚀残留物中
这些小圆粒是微生物残骸，说明微生物 曾经在龙舌兰洞的漆黑环境中生活
此外，她们还有别的发现
我们原以为我们找到的这些微生物 可能都死了或是停止了代谢活动
但是我们发现许多微生物的 代谢过程依然十分活跃
并且还在繁殖
在我看来，这是最令人吃惊的事
不过这不能确定侵蚀洞穴的就是微生物
后来她们研究了另一个锈色样本
这个样本中富含锰元素
我们看到了形状很奇特的细胞， 有一根伸长的尾巴
这应该是专门吃锰的细菌
除锰菌能制造酸， 从而对这些岩石有侵蚀作用
可能它们在摄食岩石中的锰的时候， 也在晶格中留下了小洞
把这两点结合起来，我们便有证据 说明微生物的确侵蚀了岩壁
看来微生物不仅 在龙舌兰洞中居住和呼吸
它们还主动侵蚀洞壁
不过进一步研究表明， 这些岩石侵蚀者的效率非常低
它们经过几百万年也只能侵蚀掉几毫米
即使它们与硫酸菌一起合作
也无法侵蚀出如此巨大的厅洞
看来一定是忽略了什么
为了找到答案，她们决定前往 一个仍在形成中的洞穴搜索
那年，有关这个洞穴的消息把Diana和她的同事 Louise Hose吸引到了墨西哥南部的雨林中
靠近洞穴时，她们注意到洞中流出来的溪水 像牛奶一样白，富含硫和石膏微粒
大量硫酸在水中沸腾
这对所有想继续前进的人来说 无疑是一个危险信号
硫化氢与洞内的湿气和水分 结合后产生硫酸
所以硫酸是在空气中， 一旦吸入肺内，就会破坏肺的上皮组织
因此我们得带上防毒面具， 它能过滤硫酸，保护我们的肺免受伤害
Diana和Louise小心翼翼地 向着这个剧毒洞穴的中心走去
它叫做“露兹别墅山洞”或是“日光小屋”， 因为它有几个与地面相通的天窗
除了少量流入的新鲜空气， 洞穴内充满了硫化氢
所以她们带着一只气体探测仪， 随时警惕危险
不久它便侦察到了有害气体
是什么
有些是氟化氢，有些是氯化氢
是吗，它们对人有何影响
会杀死你
不过此时的浓度还算安全， 可以继续前进
不久，她们便有了发现
走进洞穴后，生物一般说来 都是难得一见的
但是在露兹别墅山洞中，所到之处都能见着生物， 这确实令人吃惊，令人惊愕不已
一个完整的生态系统 在充满毒气和缺少阳光的环境中兴盛
当你深入洞穴，进入完全黑暗的地方后
你能看到溪流边的岩石上覆着一层绿色
它绝不是由阳光驱动的
而是由其它东西驱动，你不禁要想
哇，是什么驱动了这个生态系统呢
令人惊奇的不只是这些生物， 还有洞壁本身
瞧瞧这些洞壁，它们正在慢慢溶化
好像生日蛋糕一样， 滴着液滴，像是溶化的样子
令人惊叹的是它是一个放大了的过程
因为洞壁就在你眼前溶解
在露兹别墅山洞里，她们第一次 亲眼见到了洞穴形成的过程
和卡尔斯巴德溶洞一样，地底深处的微生物 产生的硫化氢变成了硫酸
而洞壁溶解的速度则是 探寻谁在发挥作用的线索
后来她们注意到了一种 悬垂在天顶上的特殊结构
它们看上去像钟乳石
但并不是钟乳石那样的硬石灰岩
它们是柔软粘稠的黏液条
因为这个原因，它们被命名为“鼻涕石”
鼻涕石末端不断滴落着液体
如果滴到手上或是滴到眼睛里， 就会严重灼伤
要是滴到衣服上，衣服也会被溶掉
看起来她们已走到了探险的尽头
氧气浓度直线下降
氧气下降了10%， 我们现在的指数是20.5
我们不禁担心它会下降18%或19%
要知道当氧气低于9.5%时， 就会瞬间致命
所以我们只能撤离这个地方
探险只能到此为止
在回去的路上，Diana取下了 一个粘稠的鼻涕石样本
她只是闪过一个念头
觉得它或许能解答究竟是什么 在坚持不懈地创造这些洞穴
这个珍贵的样本经历了一系列研究
我们研究鼻涕石时，发现了很多情况
我们用显微镜观察它，放大了很多倍
结果发现它是一个巨大的菌落， 密密麻麻的都是细菌
细菌的大量存在解释了 露兹别墅山洞为何会有众多生物
这些细菌是小虫、鱼 和其它各种洞穴生物的食物
最酷的一件事是，当你看着溪水时
你会看到很小的龙虱， 有时雄虫背上还背着卵
它们都以细菌为食
还有鱼也来到这里滤食这些细菌
所以这里建立了一个完整的 不可思议的食物链
其中很多生物都是依赖鼻涕石生存
鼻涕石还包藏着另一个惊人的秘密
我研究了其中一个鼻涕石样本的DNA
这种旺盛生长的细菌 能够利用硫，并产生硫酸
看来这些微小的电池酸制造者 在岩壁上不断制造着酸
于是也就有了洞壁溶化的情形
鼻涕石是最后一块拼图
她们终于能解释 这些神秘的洞穴如何形成
露兹别墅山洞提供了答案
科学家们如今认为，早在几百万年前
微生物向瓜达卢普山脉发动了3大战役
地底深处的细菌一边利用石油， 一边释放出硫化氢
这些气体渗入山体之中， 变成硫酸，溶解岩石
与此同时，除岩菌大军 也大举入侵，占领洞壁
而鼻涕石则悬吊在天顶上， 分泌硫酸液滴
这3波攻势解释了微小的微生物 为何具有侵蚀坚硬岩石的强大力量
并建造巨大的地下迷宫，从卡尔斯巴德巨洞 到龙舌兰洞，再到露兹别墅山洞
我们认为今天的露兹别墅山洞 应该是600万年前龙舌兰洞的样子
想象一下这些硫酸在小洞中生成
不断侵蚀，使得这些洞 越来越大，越来越大
我们现在知道微生物 进入洞穴后并不只是定居
在地下默默度过一生
它们其实是很活跃的力量， 能随着时间引起地质变化
这是一种新观点，生物与地质不可分割
要想了解洞穴，我们必须 先了解洞穴里的生物
如果某个星球上没有任何生物
那么这个星球上的洞穴的形成 必然和我们地球上的大不一样
必须指出的是，我们地球上 拥有一件法宝，那就是生物
研究表明建造卡尔斯巴德巨洞 和龙舌兰洞的地下生物
是这个故事中的唯一主角
洞穴内的隐秘生物将揭开最后的真相
直接破解科学界最大的未解之谜
那就是地球生命如何诞生
45亿年前，我们的星球如同愤怒的地狱
当时的地表环境相当恶劣
地球不断遭受陨石的轰击
高强度的紫外线直接照射到地面上， 因为当时没有臭氧层
还有火山爆发
然而科学家们一直认为 生命就是在这段时期登场的
最早的生物——我们的祖先， 就是以渗出地表的大型菌落形式生活的微生物
我们有非常清楚的 关于微生物的化石证据
它们存在于35亿年前
所以生命在地球最初的 10亿年中就已经诞生了
尽管如此，由于地表环境过于恶劣， 即使最顽强的细菌也无法生存
其严酷程度就连黄石公园的 嗜极生物也无法耐受
不过显而易见到的是，在原始汤中， 生命不仅诞生了，而且还获得了兴盛
并进而造就了我们周围的世界
这似乎说不通
生命怎么可能 在如此恶劣的环境中诞生呢
可是怀俄明州的一个普通洞穴 看起来能解释这一切
这个碎石堤的下方就是下凯恩洞的入口
科学家们一来到这里， 就闻到了熟悉的臭鸡蛋气味
硫化氢
但这里的气体浓度 比露兹别墅山洞要低许多
我要下去了
他们来到这里的最初目的只是为了 完成测量洞穴面积的常规任务
在第一个地点，凯恩洞 看起来没什么特别
洞中没有卡尔斯巴德巨洞 和龙舌兰洞里的那些精美的矿石结晶
也没有露兹别墅山洞里的生物群落
天顶上就连最短小的钟乳石也没有
不过这些闪闪发光的液滴却是硫酸
和露兹别墅山洞一样， 凯恩洞中也居住着微生物
不停地侵蚀着洞壁
这个洞中的一切似乎只是 再次证明了他们的洞穴形成理论
但是当科学家们深入调查之后， 他们发现了惊人的现象
水面下飘荡着一些长长的絮状物
它们是亿万个微生物， 集中成白色或彩色的菌团
在洞穴内看到菌团是很不寻常的
当我们看到这些五颜六色、各居其位的 大型菌落时，我们都大吃一惊
第二个令人吃惊的情况是 这些菌落的复杂程度
经过几年的研究，我们发现 这些菌团由许多种不同的微生物组成
有的利用铁，有的利用硫，有的利用碳， 总之有很多种利用途径
我们以前从没想过这种情况有可能发生
每个菌团都集合了不同的微生物， 它们各自在洞中做着不同的事
他们辨认出了摄食硫化氢的细菌
它们产生硫酸，侵蚀石灰岩
他们也找到了依赖除岩菌代谢物为生的菌种， 它们制造气体和新的矿物
不过这里也有对科学家来说 全然陌生的菌种
最新研究揭露了完全出乎意料的事实
因为一小部分微生物 含有非常特殊的DNA
这些DNA非常原始， 看起来已有数十亿年未曾改变
这些微生物似乎被封锁在时间桎梏中
自从地球生命起源以来， 就再也没有经历过进化演变
凯恩洞是透视早期生物 和生命最初进化过程的窗口
也是窥探地球早期生物如何生存的窗口
我认为一些生活在 40亿年前～35亿年前的微生物
应该和我们在地底环境中找到的 一些活着的现代微生物比较相似
它们仿佛把我们带回了 那个神秘的地球生命肇始的时代
科学家们忽然意识到 这些洞穴微生物的重要性
它们不仅能解释洞穴形成的原因
也能反映生命如何起步
以及曾几何时地球上最极端的环境
现在越来越多的观点认为 生命可能是在地底环境中诞生的
生物体能在那里避开 当时极为恶劣的地表环境
任何生物只要一到达地表
无论它如何竭尽全力地生存， 它的进化之旅都会被扼杀于萌芽状态
所以地底深处可能是唯一安全的场所
由此看来，洞穴内的隐秘世界为我们 讲述了一个新的有关地球生命起源的故事
数十亿年前，地表环境 正处于最狂暴的时期
只有一处安全的场所
在这个地底世界里，我们的微生物祖先 躲藏在安全、寂静的角落和缝隙中
这些原始生物和今天的洞穴微生物一样
并不需要依赖阳光和植物生存
它们只需摄食岩石和矿物
随着时间的推移，它们逐渐进化成所有生物， 并在身后留下了永恒的“纪念馆”
一个我们才刚开始探索的秘境
一个存在于我们脚下的奇幻世界
我们看不到微生物， 所以我们很容易忽视它们
但是它们不仅活跃，还很强大， 它们雕琢了洞穴
因为它们，我们不至于成为 静止的树木或植被
它们甚至制造我们呼吸的空气， 没有它们，我们不可能存在
它们可以说是地球上的“工程师”
它们值得我们去关注