東京幾乎全遭毀滅。橫濱也是一樣,死亡人數97331人,失蹤43476人,總計142807人。
暴雨洪水接踵而至,大地震時未崩解的東西,這時也倒下了。一座懸於山溪上的絕壁崩落,阻塞溪流,結果造成了山洪泛濫,把房屋衝到山下,一個約有170戶人家的村落,被掩埋在30多米深的泥土之下;一列載了200多名乘客開往真鶴的火車,被洪水衝走,連同全部乘客一起,墜入相模灣底。一個地區同時受到這樣多天災的蹂躪,生命財產損失如此浩大,或許是曆史上僅有的一次。
生命永生之謎
人的生命是短暫的,所以人們追求永生。從古代埃及的法老裹屍的香料,到中國秦始皇派徐福渡海求仙藥。從歐洲的煉金術士,到印度的打坐觀息,無不體現了人類對永生的追求。人作為高等複雜的生命形式,企圖生命永續實在太困難了,可是一些低等生命形式卻做到了這一點。
維蘭德是賓州大學的微生物學家。他與同事於1999年10月在《自然》上發表了有關報告,提出他們發現存活了2.5億歲的細菌,它們曾經在鹽晶體中萬古長眠,現在又重新在世界上快樂地生長。
新墨西哥州卡瑟蘭德附近的二疊紀構造,是一塊形成於2.5億年前的鹽床,它的形成時間已通過放射性放射性核素測年法和鹽層中的無脊椎動物化石予以確認。鹽床是古老海洋的遺物,在千萬年的歲月裏,入水通道不斷因蒸發過度而斷流,隨後又重新通暢,帶來新的海水。最後,海洋和入水通道都完全幹涸,隻剩下鹽的結晶。在水蒸發的過程中,水裏的細菌有可能被困在底層的鹽沉積物裏。維蘭德等人選擇的就是這樣一塊自形成之後一直原封不動的鹽床。人們在鹽層裏挖了一些隧道和通風井,用來儲存核廢料,這使得地質學家有機會接觸這個二疊紀構造的深處。維蘭德通過一個通風井下到地下600米的深處,這裏的沉積物層自形成以來便再未被任何東西觸碰。維蘭德吊在一個金屬籠子裏,從井壁上取出了幾十塊鹽晶體,把它們帶回賓州的實驗室,並在一塊晶體上鑽孔,從中取出一滴鹽水,放進試管的營養液中。
幾個星期之後,試管內的液體變混濁了。液體像霧一樣的外觀隻能說明一件事:鹽水中含有細菌,它們熬過了人類無法想象的漫長歲月,現在再度活躍起來。這些細菌已經2.5億歲了,目前世界上還存活的一切生物,再沒有比它們更老的。
其他科學家對這個報告的態度是訝異與懷疑摻半。有人認為這證明了細菌能比人們想象的活得更長,有人則根本不相信有這回事。懷疑者認為,盡管這些鹽晶體的曆史確可回溯到二疊紀,但任何時候都可能有水滲入,從而把現代的細菌帶進去。還有人認為,把一個樣本帶進實驗室時,想要避免汙染根本是不可能的事。
維蘭德對這些懷疑和批評早有準備。在這次實驗中,研究人員選擇了53塊上麵沒有任何可觀測到的裂痕的晶體(如果有的話,細菌便可能侵入),依次放到高濃度的氫氧化鈉溶液和鹽酸中殺菌——這兩道工序幾乎可以殺滅上麵附著的任何生物。鑽探晶體用的鑽頭和吸取晶體內部液體用的工具經過蒸汽和高熱消毒;操作用的小室經紫外線照射,用消毒劑洗過,然後充以無菌的空氣。他們還在操作區裏放置了敞口的、裝有營養液的皮氏培養皿,如果此後這些培養皿裏也有細菌長出,就表示消毒過程不徹底,實驗遭到了汙染。不過事實是,這些培養皿裏後來什麼也沒長出來。
維蘭德等人總共從鹽晶體裏取出66滴鹽水,轉移到不同的試管裏,放到恒溫箱中培養。過了一些天,在4支試管裏出現了細菌生長的跡象。為了驗證結果的可靠性,研究人員還有意地用細菌汙染實驗工具,再消毒,然後試圖從工具上找出一些細菌來,結果一無所獲。在這種情況下,他們才宣告試驗成功:試管裏長出的細菌確實是在鹽晶體中沉眠了2.5億年的古老生物。
在所發現的4個菌株中,研究人員目前隻辨認出來一種,屬於杆菌屬,名為2-9-3。它們之所以能活這麼久,可能要得益於其形成孢子的能力。當營養缺乏時,杆菌能形成堅硬的結構,抵禦熱、幹燥和紫外線。維蘭德認為,鑒於2-9-3生存的那2微升鹽水沒有足夠的能量供它生長和分裂,它在這數億年的時間裏可能是以孢子形式存在的。
盡管采取了科學的程序,維蘭德等人在做實驗時也已經十二分的小心,但仍有科學家對2-9-3的真實年齡表示懷疑。華盛頓大學研究病毒的基因進化過程的科學家大衛·尼克說,維蘭德的細菌有一個基因的DNA序列與現代細菌太相似了,不是一個“活化石”該有的樣子。
遭到質疑的這個基因編碼經常被用於基因對比研究,因為它是細胞的一個重要組成部件,在進化過程中的變化比較緩慢。2-9-3的這個基因有99%與2-9-3的現代親戚的同一基因完全一樣,與其他親鹽的現代細菌的差別也微乎其微。大衛·尼克說,對兩種年代相隔2.5億年的生物,這一差別應該在5%~10%才比較合理。
維蘭德則辯解說,基因在進化過程中的變化率隻是一種平均狀況,並不是每個基因都會如此按部就班地發生變化。生活在相似環境裏、親緣關係較近的生物,即使年代相隔很久,也可能具有相似的基因。他還認為,世界上可能有很多“活化石”式的細菌,它們在沉眠許久之後偶然地被解放出來,得到新的營養供應,從而開始分裂。因此2-9-3與一些所謂的“現代”細菌相像,也沒什麼稀奇。
這觀點也可謂有理。過去2000年來,人類已經從地下挖出了數以百萬噸計的鹽,它們作為重要商品流散到世界各地。自然過程也會將一些鹽從地下帶到地表。除非維蘭德他們剛好揀到了那僅有的幾塊含有細菌的鹽晶體,否則古代細菌在我們這個世界上並不罕見。但這說法並不能使一些批評者信服。他們認為,DNA根本就不能穩定存在那麼久。德國萊比錫馬克斯—普朗克進化人類學研究所的斯維特·帕波曾從尼安德特人遺骨和冰封的猛獁象體內提取DNA,研究過DNA的磷酸鹽骨架裂解的速度。他得出結論,“如果有水存在,DNA最長隻能支持5萬到10萬年。”
不過維蘭德也有支持者。美國加利福尼亞州立工藝大學的卡農曾在1995年報告說他從一塊2500萬年前形成的琥珀中發現了細菌。他說:“生命可不僅僅是DNA而已”。孢子具有特別的自我保護機製,由於水對DNA具有破壞性,細菌就對自己進行部分脫水。它們能在其DNA表麵覆蓋上一層小分子蛋白質,使螺旋結構更加穩固,抵禦化學物質的攻擊。當孢子最終開始生長時,它就立即動用一些特殊的酶來修補DNA上的損傷。
維蘭德說,在鹽床深處,孢子所受的保護更好,高濃度的鹽水能夠幫助穩定一些生物物質,而且能對DNA造成損傷的紫外線就不會傷害到它們。此外,沉積物中似乎沒有氧氣,這也就避免了氧化損傷,阻止有害自由基的產生。對這些辯解,帕波認為,低溫和高濃度鹽分確實可以將DNA保護得更好,孢子的自我保護機製也可能將其生命延長3~4倍,然而延長1000倍以上未免太離譜了。
另有一些科學家並不懷疑維蘭德的報告,他們的注意力集中在遠古細菌到底能活多久。俄勒岡州立大學的微生物學家莫瑞塔說,細菌在生存方麵特別有一套。在一些幾乎全無營養供應的地方,例如露出地麵的花崗岩岩層、沙漠、煤床、凍土地帶甚至北極冰層裏,都有細菌的蹤跡。在植物的根部所不能到達的深層土壤裏,營養成分非常缺乏,但微生物學家仍不斷地在泥沼、黏土和地下幾百米深的沉積層裏發現新的細菌。為了在這些極端條件下生存,細菌停止了所有非關鍵的代謝過程,分裂活動極少甚至完全沒有。
莫瑞塔相信,細菌能夠靠消耗氫來忍受這樣的惡劣環境並生存很長時間。“自地幔以上,氫到處都有。”地殼裏的化學反應持續產出氫,而且氫幾乎能夠滲進任何物質——岩石、鹽、甚至細菌的細胞壁。最早的細菌可能就是靠氫過活的,現在的許多細菌(包括杆菌)仍具有這種能力。被困在地底千百萬年的細菌,能夠得到充足的氫供應,用以修複DNA損傷和蛋白質降解。
不過維蘭德認為,在他所發現的那樣小的鹽水滴裏,恐怕不可能存在任何代謝過程。新陳代謝產生的廢物如果積聚到很高濃度,就會具有毒性。而即使代謝活動極其輕微,在2.5億年裏也會產生太多的廢物。他傾向於假設,孢子即使完全不消耗能量也能維持生存。
想要檢驗莫瑞塔或維蘭德的假說是否正確,恐怕是不可能的事。因為顯示出實驗的效果實在太緩慢了,可能要花上成百上千年才能夠產生能被人們觀測到的效果。人的生命在這樣的實驗麵前顯得太短暫了。
長壽與永生的界限在哪裏?如果細菌孢子能夠活上2.5億年,為什麼它們就不能永遠活下去?對永生的一個可能限製,是自然輻射。在鹽床裏,孢子所麵臨的最大威脅,來自於微量的放射性鉀-40。它會釋放出稱為p粒子的高能電子,轟擊DNA,使其磷酸鹽骨架裂解。鉀-40的半衰期是12.5億年,短期內造成的危險微乎其微,但上億年的歲月裏累積起來的效果就是否足以毀滅生命呢?
賓州大學的物理學家尼卡特說:“休眠狀態的細菌是一個靜止的靶子沒錯,問題是,會有足夠多的子彈來毀壞遺傳物質嗎?”根據他的估算,在2.5億年的時間裏,細菌的染色體會因此產生數百個單鏈斷裂,這點損傷是很容易修複的。要對DNA進行致命一擊——使雙鏈同時折斷,在第一個p粒子轟擊一條DNA鏈之後,第二個粒子必須在對應的那條鏈上、距第一個轟擊點不超過5個堿基對的地方也來這麼一下子,這要求第二個粒子得是個神射手才行。尼卡特認為,至少有1%的細胞根本不會產生任何雙鏈斷裂。
維蘭德認為,假如一個細菌孢子永遠也不會受到任何此類放射性攻擊,它就可以算是永生的了。盡管這隻是個假設,不過對那些認為地球生命產生於星際間播撒的“種子”的學者來說,仍是個極好的消息。太空生物學家邁卡瑞說:“如果生命真的能夠沉眠2.5億年而不至於消亡,這時間已經足夠它們從一顆行星旅行到另一顆行星了。”在南極發現的據稱從中發現了微生物化石的火星隕石在抵達地球之前曾在太空中旅行了1500萬年,其他的火星隕石所花的時間可能更少。
目前可以肯定,火星上的部分地區一度是濕潤的,科學家仍在盼望能從火星極地冰蓋或幹涸湖泊底部的沉積物之下,挖出古老生命的化石。
維蘭德正在更多的鹽晶體中尋找這些沉眠的永生者。如果他和其他研究者能彼此獨立地找到在晶體中困了許久的古老細菌,這將是對懷疑其實驗結果的人的有力反駁。底特律鹽業公司已經答應從該公司在密歇根的鹽礦裏鑿一個大鹽塊下來送給維蘭德,這個礦區的鹽晶體大概是在4億年前形成的。如果從這裏麵也發現了細菌的蹤跡,這些年齡相當於地球十分之一的生物,真可算是永生不死了。
人類,從這裏麵可以學到什麼呢?
雷雨最多的地方
電閃雷鳴,伴以滂沱大雨,這種自然現象是在強盛的積雨雲條件下,通過大氣垂直對流而形成的。低緯度地區是雷雨天氣的多發地,如亞洲的印度尼西亞、非洲的中部、北美的墨西哥南部、巴拿馬、南美的巴西中部等。世界上雷雨最多的地方要屬印度尼西亞的茂物市,一年中有322天電光閃閃,雷聲隆隆,有時一天要下幾場雷雨,一年要下1400多場。看來,茂物市不愧為“世界雷雨之都”。
茂物市地處赤道附近,南麵緊挨火山熔岩高原以及多座高達兩三千米的火山。大氣的熱力對流本已十分旺盛,再加上從爪哇海刮到這裏的濕熱氣團迫於地形所阻而急劇上升,很容易形成積雨雲。茂物市每日的天氣變化很有規律。上午一般天氣晴朗。中午,天空積雨雲越積越厚。午後,積雨雲勢如排山倒海,瞬間便雷電交加,暴雨傾盆。雨後,空氣特別清新,不久全城又沐浴在赤道的驕陽之下了,行人身上被淋濕的單薄衣著也就很快就被曬幹了。
智利南部的巴伊亞利克斯地區,雨天也特別多,一年365天中竟有325天在下雨!為什麼這兒一年裏有這麼多天下雨呢?原來,它正處於南半球西風帶的控製之下,強勁的西風幾乎天天從太平洋帶來大量的水汽,加上地形的抬長作用,水汽便升向高空,凝成雨滴,降落至地麵,從而使它成了世界上雨天最多的地方。
我國雷雨多發區分別在南方潮濕的地區。最多的地方當屬雲南省的西雙版納和海南省,其中海口市每年有118天,儋縣有124天,景洪有122天,猛臘有128天。雲南的猛臘就當之無愧是我國的“雷雨之都”了。
球狀閃電
夏季是暴風雨光顧的季節,經常會發生各種雷擊事件。球狀閃電就是其中的一種,它是危害較大的閃電。但如果我們了解了它的特性,就能找到預防它的方法,從而減少事故的發生。
球狀閃電是一種特殊的閃電,也被稱為球閃。球狀閃電的平均直徑為25厘米,大多數介於10~100厘米之間,最小的隻有0.5厘米,而最大的直徑竟達數米。球狀閃電有時也會呈現出環狀或由中心向外延伸的藍色光暈,發出火花或射線。球狀閃電的形式各種各樣,常見的顏色為橙紅色或紅色。這種閃電存在的時間很短,較難追蹤。其壽命隻有1~5秒,最長的也就隻有幾分鍾。
1849年7月,在法國的巴黎發生了一場雷暴,一個巨大的紅色火球出現在一棵樹的頂端6米左右的上空,接著那棵樹便著起火來,直到燒完為止。同時,火球朝四麵八方噴射出耀眼的弧光,其中一道弧光點燃了附近的一幢房子,房子被燒的到處都是洞。然後火球的剩餘部分開始不停地旋轉,散落出火花,然後發生了猛烈的爆炸,傷到了附近的三個路人。
1852年,一位巴黎市民,在一陣雷聲過後,目擊了一個怪異的現象:在他居住的第四層的壁爐裏突然鑽出一個足球大小的火球,然後向他撲來,他趕緊抬起雙腳,火球飛到了房子的中央。盡管這個大火球看上去很亮,但並沒有釋放出任何熱量。它調皮地升起來,又飛回了壁爐裏,然後順著煙囪向外滑出,在剛要飛到空中時便爆炸了。幸運的是,球狀閃電造成的死傷卻很少。
球狀閃電通常發生在雷暴天氣,它十分明亮,略顯圓球形,大小不等。神奇之處是它可以在空氣中自由而緩慢地“行走”。有少數目擊者說它會跟隨金屬物品走,例如電話線,但絕大多數目擊者都說它是沿平行方向移動的。它的光度、形狀及大小都保持不變。有跡象顯示,它跟雲層與地麵之間的閃電(即常見的普通閃電)有著密切關係,有目擊者說它會在普通閃電過後形成或消失。球狀閃電有可能安靜地消失,也可能激烈地爆發。而在顏色方麵,也是眾說紛紜。
球狀閃電具有一定的破壞力。它可能從門窗的縫隙無聲無息地鑽入房內,也可能大張旗鼓的破牆而入。它曾造成對人和動物的傷亡,但因資料不足,沒能了解到致死的真正原因。然而沒有證據顯示球狀閃電會毀壞樹木,這與普通閃電有所不同。
人們認為球狀閃電就是一個等離子體球,一些科學家還認為它類似於那些爆炸時所形成的高亮度的等離子體圓盤。多年以來人們提出了許多有關球狀閃電的理論,但沒有一種理論能夠充分解釋它所有已被發現的特性。
球狀閃電是怎樣形成的,它是如何保持球狀並且平行移動的,這些問題令科學家們匪夷所思。據說,2003年3月,俄羅斯科學家在實驗室中成功的研製出了“人造”球狀閃電。有關專家認為,“人造”球狀閃電的尺寸雖然比自然條件下形成的球狀閃電要小的多,但是科學家仍可以通過這種方法對球狀閃電進行探索研究。
球狀閃電已經讓科學家們困惑了長達幾個世紀。曾報道說在飛行器中發現過球狀閃電,但這種現象的起源仍然是一個謎。球狀閃電所留下的疑問正激著我們不斷努力,相信在不久的將來就會“真相大白”。
降雪最多的地方
白雪皚皚、銀裝素裹是人們喜歡的一種景象。東北是我國降雪最多的地方,那裏的人都喜歡雪。它為滑雪運動者提供了天然的場所,人們還可以駕著雪橇奔馳在白茫茫的原野上,真是其樂無窮。然而雪下得太大了就會造成災難。1977年2月,美國伊利湖旁布法魯港下的一場大雪掩埋了許多小轎車。
但是,布法魯並不是世界上下雪最多的地方。世界上一年當中下雪最多的地方是美國首都華盛頓,年降雪量竟達1870毫米。
為什麼華盛頓會下這麼多的雪呢?一般下雪要滿足兩個條件:一是溫度要降至零攝氏度以下;二是要有充沛的水汽。因為華盛頓離大西洋、五大湖都很近,水汽來源也十分充沛,同時,來自格陵蘭島的冷空氣常常光顧這裏,因此這裏便成了世界上年降雪量最多的地方。
太陽光最多的地方
地球上哪裏的太陽光最多?20世紀60年代人們以為是南美的波多黎各。因為那裏每年有362天陽光普照,隻有3天左右是陰天。氣象工作者在那裏連續觀測了6年,其中隻有17天是陰天。到了70年代,氣象觀測站增多了,人們發現撒哈拉沙漠的東部陽光最多,也就是說,每天大約有11小時45分鍾的時間能見到光輝燦爛的太陽,年平均日照時數達4300小時。因為這裏沒有能遮住陽光的雲層,更是世界上最幹燥的地方,加上這裏日照時間長,緯度較低,因而成了世界上太陽光最多的地方。