吸收99.96%的光,世界最黑的魚像一顆「黑洞」,它是如何做到的?

2020-10-17 歆琳科普

在地球這個我們目前已知唯一存在生命的星球上,每時每刻、不分晝夜的都在發生著獵殺大戲,各種不同的物種都是食物鏈中的一員。

它們都有令自己恐懼的天敵,也有自己的食譜,生物為了生存,都進化出了適合自己的一套生存策略。

逃跑、搏鬥、陷阱、用毒,真的是為了一口飯,無所不用其極。當然也少不了通過偽裝來欺騙捕食者的眼睛。

生物所用的偽裝技術無非就是通過改變自身的形狀和顏色來和周圍環境融為一體,這種方法其實最為高效和節能。

免去了心驚肉跳的搏鬥和逃跑,就算你從我身邊經過,我依然可以泰然自若。此方法不僅適用於陸地生物,同樣也適用於海洋中的生物。

我們知道地球是一個被71%海洋覆蓋的星球,目前已知最深的地方為馬裡亞納海溝,深度達到了1萬米以上,就算是把8848米的珠穆朗瑪峰放進去,也無法露頭。

即使在如此深邃、寒冷、黑暗、高壓的極端環境下我們依然發現有生命的存在。可見生命對環境的適應能力遠超乎我們的想像。

一般我們認為海洋200米深處,就已經屬於深海範疇了,在這個距離之下陽光已經無法穿透更多的水體,剩下的就是一片黑暗了。

這是因為水分子這種化學物質對光線的吸收能力特別強,也跟其他的分子一樣,有自己喜歡吸收的特定波長的光線。

陽光照射到海洋的時候,海水首先會吸收波長較長的紅光、其次就是橙色光線、黃色、綠色光線,而藍色光線就會被大量的散射,使得整個海洋變成藍色。

但隨著海洋深度的增加,藍光也會變得越來越少,直到海水變成深藍色,暗藍色,最後連藍光也會被吸收,剩下的就是無盡的黑暗。

隨意生活在海洋深處的生物想要捕食,眼睛似乎變得毫無用處了,但是神奇的大自然總會想到一些辦法來應對黑暗。

許多生物進化出了生物發光的技術,來製造光線,使得自己變為光源來捕食獵物。例如深海中的鮟鱇魚,它們頭頂上就有一盞燈。

不過這種方式雖然可以為自己照亮前方的路,但也容易暴露自己的位置。因此,有些生物就看到了這一點,朝相反的方向進化出了另外一種生存策略。

根據發表在《現代生物學》(Current Biology)雜誌上的一篇新論文顯示,深海中有幾種魚類進化出了與發光生物相反的生存策略:它們的皮膚幾乎可以吸收所有照射在它們身上的光線。

其中一種魚叫角無腹棘鯛(Anoplogaster cornuta),它是被漁船捕撈上來的,但研究人員發現無法用照相機捕捉到這些魚的詳細細節。

下面是研究人員在佳能EOS 6d Mark II 65mm微鏡頭上安裝4個閃光燈後拍攝的照片。

但是,在改變照相機的設定和照明條件的同時,無論拍攝多少次,這種魚全身都是黑色的。通過調整對比度,將高通濾波器均勻地應用於整個圖像,終於拍攝出了以下照片:

這說明這種魚的全身可以很好的吸收光線。為了找出原因,奧斯本與杜克大學生物學家Sonke Johnsen等人進行了合作。

實驗室測量結果顯示,這種魚對光線的反射率小於0.5%,也就是說它們可以吸收超過99.5%的光線。

在海洋中如此黑暗的環境下,本來光線就少,因此這種魚基本可以說就看不到。所以它們生活在深海中十分安全。

那麼這種魚靠什麼本領吸收光線的?其實就是大家熟知的黑色素,這種物質在人體皮膚中都可以找到,還能保護我們免受紫外線的傷害。

但是角無腹棘鯛皮膚中的黑色素含量非常高,且在真皮層中形成了一個十分連續的吸收層,可以很好的吸收大部分光線。而且它們的皮膚表面布滿了微小的顆粒。

這些顆粒的大小和形狀也恰到好處,可以很好的散射光線,當光線照射到這些微小的富含黑色素的顆粒時,經過多次的反射會將光線徹底吸收殆盡。

所以研究人員說,這種魚的皮膚對光線來說就是一個陷阱,一旦照射到上面,就無法逃離,這聽起來跟黑洞一樣。

此外,研究人員確定了16種與角無腹棘鯛一樣的黑魚,在這些魚中最黑的魚對光線的反射率只有0.04%,可以吸收99.96%的光。

這種魚與人類目前製造的最黑的物體垂直排列納米管陣列(VantaBlack)相當。

實際上,科學家在2018年的時候已經對「超級黑鳥」的羽毛結構進行了分析,「超級黑鳥」的羽毛結構能夠吸收了99.95%的光,它們多是通過角蛋白或甲殼素,在表面形成了特殊的結構散射光線,產生黑色的外觀。

但這些鳥的偽裝能力肯定沒有這些魚做的好,畢竟陸地上有大量的光線,而深海中即使你不偽裝自己,也很難被別人發現。

科學家研究這些自然界中的自然「黑體」的主要目的是,想要通過廉價和簡單的方式製造出可以用於望遠鏡、照相機等光學設備內部塗層的黑色材料。

論文:

Ultra-black Camouflage in Deep-Sea Fishes

linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960982220308605

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