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每当我们仰望夜空 ， 想知道某个地方是否有生命存在时 ， 我们的脑海中就会浮现出水世界的画面 ， 因为众所周知 ， 生命是以水为基础的 。 地球是一个以水为主的行星 ， 位于太阳周围的宜居区或“金发姑娘”区 。 事实上 ， 地球生物圈的大部分是由水组成的 ， 其中大部分生命都是微生物——无论是在生物的数量还是生物量方面 。
从水坑到深海的天然水域中 ， 大小小于十分之一毫米的微生物以每毫升约100万个细胞的数量出现 。 因此 ， 地球水圈中的生命最终是一个由微生物运行的相互关联的全球生态系统 。 可以说 ， 更深入地了解地球上土壤、水和空气中的日常微生物将推动在地外水世界中寻找可能的生命 。 已经存在于地球上的现存微生物垫世界可以提供有用的模型和实用的类似物 ， 以在太阳系及更远的地方寻找其他行星及其卫星上的生命 。
如今 ， 在叠层石等微生物岩的地质记录中 ， 发现了在太古宙和元古代广泛分布微生物垫的证据 。 这些现代垫子生态系统类似于前寒武纪时期的生命 ， 当时生物圈主要是微生物和底栖生物 。 幸运的是 ， 即使在今天 ， 与早期生物圈的浅海、缺氧、有时是常温海洋中的生命相似的微生物垫在极端湿度、盐度、pH、温度、和氧气 。 事实上 ， 在从冰下湖泊到深海热喷口的世界范围内现存的极端生态系统中 ， 发现了大量具有多种结构和功能特征的活微生物垫 。
这些极端微生物垫及其特殊环境提供了易于访问和工作的场景 ， 可以帮助我们更好地设想和探索太阳系其他地方的生命 ， 例如火星、土卫二和土卫六 ， 以及木卫三和木卫二 。 木星卫星 。 科学家们描述了两个现存的、由微生物驱动的地下垫生态系统中的生命 ， 这些生态系统以地球水域中两种关键的微生物垫类型为特征 ， 并讨论了它们与探索可能存在于太阳系内外的垫子世界的相关性 。
为此 ， 我们首先介绍了在休伦湖的沉水坑和墨西哥尤卡坦半岛的浅海中发现的两个垫子生态系统：淡水劳伦森大湖休伦湖中沉水坑的沉积物表面 ， 墨西哥金塔纳罗奥州浅海岸水域中的半硬巨型微生物礁 ， 科学家们随后讨论了过去二十年来我们如何研究这些生态系统的相关方面 ， 以及这些和其他方法如何在研究太阳系其他外星体中遇到的潜在垫子世界时有用的情景 。
休伦湖水下落水坑中的微生物垫蓝藻居住的富含硫的环境 ， 类似于地球历史上很久以前就存在的环境 ， 在休伦湖的沿海水域发现 ， 该地区位于喀斯特石灰岩之下 ， 地下水渗入其中古生代海洋蒸发岩 ， 在这里 ， 志留纪泥盆纪基岩的溶解在湖底形成了岩溶沉洞 ， 缺氧的含硫地下水不断地通过这些地层排放到湖底 ， 与上覆的湖水形成化学跃层 ， 促进了微生物垫的生长 。 排放地下水的特点是温度几乎恒定、pH和氧气 ， 以及相对较高的氯化物、硫酸盐和电导率与上覆的休伦湖水相比 。
【深入地了解地球上的土壤、水和空气，有助于寻找新生命】稠密的地下水在流出时紧贴天坑底部 ， 为微生物提供了一个稳定的低氧和富含硫的栖息地 。 与这些天坑和栖息在其中的微生物有关的许多未知因素包括地下水的年龄、微生物如何在这些天坑中定殖以及它们如何分散到其他天坑 。
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