“谜”漫两千年的西瓜雪

迷人的西瓜雪
　　
　　在终年被冰雪覆盖的北极,探险者经常会看到冰雪世界里非常美丽的一幕:洁白的雪地上出现了红色的“玫瑰”,一朵朵,一片片;而对于登山者来说,高山之巅的白色山峰上,经常有从上到下的一缕缕深浅不一的红线,或一片片红色的“补丁”。在阳光的照耀下,白色白得耀眼,红色红得瑰丽。
　　难道在那终年冰雪覆盖的地方真的盛开了玫瑰?
　　可当你走近那片红色就明白了,那不是玫瑰,但你并不感到失望,因为你所看到的景象比冰雪中盛开的玫瑰给你的震惊更大,那竟然是红色的雪,红得像西瓜瓤,而且闻起来还有西瓜味呢。
　　博学者会告诉你,这红色的雪就叫“西瓜雪”。口渴的你,欣喜地想捧起一些送到嘴里,博学者制止了你,这种雪闻起来有西瓜味,吃起来也或许较甜,但雪中细菌太多,不卫生。
　　
　　“谜”漫两千多年
　　
　　那么这西瓜雪到底含有什么成分,为何呈现红色?其实,公元前4世纪的亚里士多德时代,人们就已经发现这红色的雪了,亚里士多德的著作中还描述过它。
　　几千年来,这红色的雪一直在向登山者、探险者或观光者展示着自己的瑰丽,但同时也一直困惑着他们。有人推测可能是普通冰雪被某种矿物或岩石散落的红色氧化物污染了造成的。但让人不解的是,红色的雪总是在当地的晚春和夏季出现,难道冰雪被污染也要选择时间?
　　历史上,对红色的雪有较详细研究的一次是在1818年5月,当时英国的4艘舰船打算对北美位于极地区域的海岸线进行详细描绘,但恶劣的天气迫使他们最后不得不无功而返,而船员们却觉得此次航行有意义,因为他们看到了他们有生以来没有看到过的景象:当他们绕过格陵兰西北海岸的约克角时看到了白色悬崖上血流如注,好像上面发生了流血事件,用望远镜仔细观察后,发现那是血红色的雪覆盖在坡度较缓的区域。
　　他们努力采集了一些带回了英国,因为他们想知道这红色的雪是怎么回事。研究人员把雪融化,融化后颜色更红,看上去像红葡萄酒,静置一段时间后,上面的液体变得透明澄清,下面有一层红色沉淀物。但之后,研究人员并没有仔细分析那沉淀物,就直接断言那红色的沉淀物是红色的土壤,红色的雪是红色土壤被风吹到了冰雪上造成的。之后的报道又说那红色的物质更可能是铁质流星的碎屑。
　　
　　追根溯源
　　
　　当时把红色的雪像宝贝一样带回来的船长约翰·罗斯对英国研究人员不太负责的分析很不满意,他曾请教过很多人,并在他的航海日志里详细描述红色的雪,提供了相关的解释,其中一位植物学家的推测是,那红色的雪很可能是一种生长在冰雪中的红色藻类导致的。这种推测看起来有些荒谬,藻类植物不是一般都喜欢温暖的河流湖泊吗?在这最高温度都不超过0℃的冰雪中,藻类也能生长?另外,冰雪可是由几乎百分之百的纯水组成的,藻类在又冷又贫瘠的冰雪中能生长吗?
　　近两百年过去了,现在的科学家对红色的西瓜雪进行了充分研究,例如用放大倍数的显微镜观察,发现那确实是一种藻类,单细胞的,厚厚的细胞壁有些透明,透着里面的红色。
　　科学家用超声波等方式把这些细胞打碎,测定它们的细胞液,发现细胞液中含有大量糖分和油脂类物质,这些物质可以降低细胞液结冰时的温度,就像盐可以降低水结冰的温度一样。再加上厚细胞壁的保护,零下40℃的低温也不至于把它们冻坏。
　　可是,即使寒冷不会冻坏它们,它们又何以为生呢?毕竟冰雪比较纯净,不像水中含有多种营养元素。别忘了,冰雪的表面在大风天气里很容易覆盖上尘埃、岩屑、花粉、腐殖质,另外还有“老死”的小藻尸体。当冰雪融化时,冰水就可以把表面的“杂质”溶解并带入冰雪中,这些可都是藻类生长所必需的营养元素,藻类自身又含有叶绿素,可以吸收阳光进行光合作用,有了营养元素和阳光,藻类在冰雪中生长繁殖还是很可能的。这种在冰雪中顽强生长的小藻叫雪衣藻,是绿藻的一种,喜欢寒冷的冰雪环境。
　　
　　红雪的红色之谜
　　那么含有叶绿素的雪衣藻不应该是绿色的吗?怎么会导致冰雪变成红色?
　　雪衣藻确实曾经是绿色的,它如何变成了红色,这是个很有趣的过程。雪衣藻最喜欢的温度是0℃,最繁盛的季节是晚春和夏季,秋冬季节,新降的大雪会把雪衣藻覆盖住,厚“棉被”和低温会让它们进入冬眠。明年的春天来临后,在温暖的阳光照耀下,融化的雪水带着表面的“营养”向下渗入到雪衣藻冬眠的地方。受到雪水刺激后,雪衣藻“打个哈欠”醒了过来,“吃饱喝足”后,开始生育繁殖(雪衣藻的分裂是母雪衣藻分裂成两个子雪衣藻),生成的小雪衣藻都有会“游泳”的鞭毛,随着鞭毛的摆动,小雪衣藻迎着渗入的雪水向上游去,直到来到冰雪的表面。有趣的是,会游泳的雪衣藻来到表面后会很快失去鞭毛,细胞壁加厚,这时的雪衣藻还是绿色的。神奇的是,来到冰雪表面的雪衣藻被太阳一晒就变成了红色,这是因为经紫外线照射后,雪衣藻体内产生了类胡萝卜素等多种红色素,鲜明的红色把它的绿色给掩盖了,这就是雪衣藻呈现红色的原因。
　　雪衣藻的红色素可是大有学问,它可以抵御强烈的紫外线辐射,吸收蓝色和紫色光等高能量的光进行光合作用,并且能吸收微波热量来温暖周围的冰雪,只要是在冰雪表面生长的雪衣藻都是红色的,不论是老的,还是新“生出来”的。
　　有一种神奇的现象可以充分说明雪衣藻的吸热作用。在平坦的冰雪地带,你经常可以看到许多红色的小凹坑,这就是成簇的雪衣藻吸收热量导致的。形成过程是这样的:当大风把芝麻粒大小的一簇雪衣藻带到一片洁白的雪地上后,由于雪衣藻的吸热,其周围的冰雪开始融化,融化面积也就黄豆粒那么大,融化的冰水给雪衣藻的生长繁殖提供了有利条件,于是雪衣藻开始分裂,一个分裂成两个,两个分裂成4个……雪衣藻越来越多,那簇雪衣藻占据的面积就越大,融化的冰水越多,冰水除了给雪衣藻提供水源,多余的会下渗,于是不久,雪衣藻所占据的地方就形成了一个红色的小凹坑,看上去像刚装过红葡萄酒的小酒杯。
　　
　　冰雪世界的希望和生机
　　藻类微生物可以在各种各样极端的环境中生存,这很令人敬佩,这点缀着茫茫白雪的一抹红,为寒冷的冰原增添了珍贵的生机和活力。它的生机不仅来自颜色,因为西瓜雪喂养了吃藻类的小虫子,例如蠕虫、跳虫等,而以小虫子为食的小昆虫,以及以昆虫为食的鸟儿就出现了,冰雪世界也就出现了特有的生态系统,雪衣藻是这个系统的最初生产者。
　　而对人类来说,最值得关注的则是雪衣藻的红色素可以防紫外线,清除体内导致人衰老的废弃物质,延缓衰老。因此,利用各种生物技术研究和繁殖雪衣藻的科学家越来越多。
　　(阿肃推荐)
（作者：俞 冰）