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上次我們說到了「原始湯」之後的另一個「黑煙囪」假設，同時在文章的結尾我們提到了「黑煙囪」假說中存在的重要缺陷。今天，我們的故事也將以此開始。
首先，瓦西特肖瑟（Günter Wächtershäurse）所提出的「黑煙囪」假設有一個與「原始湯」假設相同的問題——「濃度」。就如同大家總說的「拋開劑量談毒性都是耍流氓」一樣，拋開濃度談化學反應同樣也是紙上談兵。
「黑煙囪」假設是發生在海水中的，那麼如何確保原始地球中無盡的汪洋中可以有足夠濃度的有機物來合成RNA或者DNA這類多聚物是「黑煙囪」假設無法解釋的關鍵問題之一。另一個使得「黑煙囪」假設飽受質疑的原因是：在實驗室模擬海底熱泉合成有機物時發現，這類化學反應較為依賴鹼性環境，但實際上海底熱泉口附近是不折不扣的酸性環境。對於以上兩個問題瓦西特肖瑟（Günter Wächtershäurse）並沒有給出合理的解釋來進一步證明自己的假設。
20世紀80年代中葉，麥克·羅素（Mike Russell）提出了一套基於「黑煙囪」假設而來的全新方案，試圖解決「黑煙囪」假設面臨的所有問題。羅素給出的這套生命起源方案是目前科學界唯一認可的、獨一無二且可行的生命起源方案。
Mike Russell is attempting to recreate the origins of life in his lab（圖源/註解：Nature）
羅素同樣認為生命起源於熱泉，不過這種熱泉不同於「黑煙囪」熱泉而是一種全新的熱泉。隨著大陸板塊的移動，一些板塊會被擠壓到下面，而另一些則會被推上去，形成石化的扭曲巖層。世界著名的山脈，如喜馬拉雅山脈，安第斯山脈和阿爾卑斯山脈都是因此形成的。這種地質運動使得地幔層的巖石從地表內部裸露出來並於海水相互作用形成了「第二類熱泉」，這便是羅素認為的生命起源之泉。
香檳噴發口（Champagne vent）的白色海底煙柱噴發液體二氧化碳，地點位於Eifuku 火山東北（圖源：wiki）
以下內容涉及到了許多地質學知識，相對枯燥且對全文閱讀無太大影響，可跳過
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第二類熱泉形成更為複雜。簡單來說，在海水中，從地幔裸露出來的新巖石和海水發生反應，海水被整合到了地幔巖石中變成水合物進而形成了蛇紋石，其和海水的反應使得水合巖石的體積變大，進而崩壞影響局部地質結構使得更多的海水灌入巖石中形成更多的巖石水合物。據科學家的估算，全世界與巖石結合的海水總體積可能和海洋海水總體積持平，這可以說是一個天文數字了。
隨著新的地質運動，這些從地幔翻出的巖石被海水結合後又回到了地幔再次被加熱到了極高的溫度，這使得與之結合的海水被分離出來進入到了地球內部。這些進入到了地球深處的水汽驅動了整個地幔深處的對流循環，地球永不停息的火山運動可以說就是這些水汽進行驅動的。
深海熱泉生物地質化學循環的循環圖（圖源：wiki）
說一句題外話，之所以許多科學家認為「木衛二」可能曾經存在簡單生命，就是因為他們認為「木衛二」上有類似的地質運動。
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水汽的對流除了帶來火山運動外還會帶來大量的熱和氫，而這正是驅動第二類熱泉口出現的根本原因。第二類熱泉口雖然和「黑煙囪」一樣都屬於熱泉，但是也有較大的差異。首先，第二類熱泉普遍都是鹼性的，而「黑煙囪」則為酸性，其次第二類熱泉的溫度要遠低於「黑煙囪」。由於第二類熱泉呈鹼性的特點，羅素將其命名為「鹼性熱泉」。
The carbonate structures at the Lost City hydrothermal field in the Atlantic Ocean have a delicate structure when first formed .（圖源/註解：NOAA）
一直到20世紀末期，鹼性熱泉學說也被認為僅僅是一種假設，因為目前人類對於這些熱泉的認識僅僅為幾個化石遺蹟。在這幾個化石中，最著名的是愛爾蘭的泰納村鹼性熱泉。這個熱泉形成於3.5億年前，從顯微結構中可以發現，熱泉附近的巖石呈現孔狀結構，這些微小的空腔和原始細胞大小極為接近。羅素猜想，這些多孔結構是鹼性熱泉液和酸性海水混合生成的，並且他通過自己一系列的實驗證明了這一猜想。
Mineral deposits Mike Russell (in a helmet) found at Silvermines in Ireland (above, right) looked like chimneys near ocean hot springs. Chemical gardens (above, left) helped to inform his ideas.（圖源/註解：Nature）
在2000年左右，「亞特蘭蒂斯號」深潛器上的科學家在名為亞特蘭斯山的水下山脈上偶然發現了僅僅活在人們猜想中的鹼性熱泉。不同於「黑煙囪」噴吐出來的滾滾「濃煙」，被命名為波塞冬的鹼性熱泉噴出物是無色的。羅素在其發表在《自然》的論文中寫道，這些鹼性熱泉噴出的主要應該是硫鐵物，但波塞冬鹼性熱泉並沒有檢測到這類物質，這並不是因為羅素的預測有誤，而是因為在現代海洋中海水幾乎不存在溶解鐵了。但不能否認的是，這種鹼性熱泉的結構依舊是多孔的，同時熱泉下面則是充滿橫紋的蛇紋石蛇床。
這個熱泉就是目前所有生命共同起源的搖籃，由於地熱進而湧出的氫氣為整個熱泉帶來了一種化學上的不平衡。氫氣是極為罕見的可以生成有機物同時釋放能量的化學原料，而這種被原始生命視為珍寶的禮物在鹼性熱泉口取之不盡。
羅素的鹼性泉口符合所有生命搖籃的要求，同時也沒有出現任何明顯的矛盾。熱泉口形成的空腔中含有大量的硫鐵化合物，這些物質和從熱泉中湧出的氫發生化學反應進而釋放能量以支撐更為高級且複雜的化學反應，這些較為複雜的反應包括了每一個高中生都知道的著名生物反應——三羧酸循環（檸檬酸循環）。整個反應是在鹼性環境中進行，同時又有足夠的濃度。最初的一個又一個原始生命便從這些和原始細胞大小類似的小孔中出現了。
但生命又是如何從這樣的天然反應變成了如今極為精密且深奧的複雜化學變化？我們依舊不得而知，這還需要一代又一代科學家的探索和努力。
下期無用知識的生命起源系列，我們將一起探求世間萬物之祖「露卡（Last Universal Common Ancestor，LUCA）」的前世今生，以及折磨了無數高中和大學生的「三羧酸循環」在生命演化中究竟扮演了何種重要的地位。
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