黄石公园内的彩虹温泉

2017-07-11 14:08:05
来源:大美科学
作者:大美科学

黄石公园内的彩虹温泉,大棱镜温泉美得就像P出来的一样,但那美丽的色彩里却蕴藏着最真实的科学。

        在美国黄石国家公园里,从来不缺少自然奇观,但公园内最大的温泉也许是最非同寻常的一处。不仅仅因为它的大小——这个被称为大棱镜的温泉,从中心处溢出极热的泉水,泛着棱镜般绚丽斑斓的色彩。

大棱镜2.jpg

图片注释:俯瞰大棱镜温泉。美国怀俄明州黄石国家公园。

 

 

    任何人类艺术也创造不出像大棱镜温泉那样生动奇幻的色彩。一个人目睹了大自然无可比拟的鬼斧神工之后,会感到生命都变成了一种幸运和恩赐。不过,究竟是什么造成了温泉壮丽的色彩呢?这一切都要归功于以温泉为家的嗜热细菌。

文章原图3.jpg

图片注释:在温泉里,不同的颜色意味着不同的生命。

    当热水过地表的裂缝涌出时形成温泉。与喷泉不同的是,喷泉在地面附近遇到了障碍物,因此它们喷发出来温泉水不受阻碍地流动,从而产生热水不断上升冷却下降的循环。在大棱镜温泉中,这种持续的循环使其由中心向外形成了一圈圈不同的环形温度带:滚烫滚烫的泉水从中心冒出,随之在温泉的巨大表面(横跨370英尺)散开逐渐冷却。温泉中心的水,从地下121英尺的洞穴涌出,可达到87.2℃左右的高温。这种温度使大多数生命都无法存活下去些生命的确能够,但限于无机化学物,氢气为食的微生物)。因为池中心的生非常少,泉水看起来极为清澈且呈现出一种美丽的深蓝色(这是由于蓝色波长的散射造成的,基于同样的原因,海洋和湖泊肉眼看起来也是蓝色的)。但是,随着水的扩散和冷却,形成了不同温度的同心圆。这些不同的温度环就是关键所在,因为每个环营造了相当不同的环境,适合不同类型的细菌居住。而是这些不同类型的细菌造就了温泉彩虹般的色彩在这些环活着不同的生物,包括蓝细菌,一种通过光合作用获取能量的细菌。看到泉心外的第一道黄色环带了吗那要归因于一种特殊类型的蓝细菌——聚球藻,它们生活在极端压力下的特定温度带。那里的水温是73.9℃左右,刚刚凉到可以让细菌勉强生存,而细菌喜欢的温度是65℃左右。另外,充足的光线聚球藻的生存带来了压力。

 

 温泉3.jpg

图片注释:大棱镜温泉里不同的微生物赋予了它彩虹般的色彩

 

    大棱镜温泉的周边几乎没有树木或阴影。这不仅仅是游客的题,也是对聚球藻的挑战。阳光无处可躲而且黄石公园处于高海拔地区,阳光的紫外线极其刺眼但即使生活在过热且过于暴露的水中,聚球藻也能通过光合色素的平衡来生存。光合色素是一种化合物只反射一定波长的可见光,从而呈现不同的颜色。光合作用的主要色素是叶绿素,但叶绿素水平有时可被一种叫做类胡萝卜素的辅助色素超越。类胡萝卜素是红色橙色或黄色的,而聚球藻的黄色就来自完全相同的色素β-胡萝卜素,在高浓度时呈现我们胡萝卜里看到的橙色。类胡萝卜素能吸收刺目的紫外线,并将能量传递给叶绿素,叶绿素接着将光能转化为化学能,通过这一过程,聚球藻细胞得以免受强烈阳光的伤害。生活在黄色温度带的聚球藻由于所处条件恶劣,会比生活在最佳温度条件下(如在外圈时)产生更多的类胡萝卜素,从而成就了黄色温度带的鲜亮色泽。如果你从黄色温度带的表层撇去少量聚球藻,或者阳光不那么强烈的地方找到聚球藻,那么它们的颜色会更像我们别处的池塘湖泊中看到的蓝绿色藻类。由于聚球藻的颜色如此依赖于阳光,这也意味着在冬天,当阳光不太刺时,它们会产生较少的类胡萝卜素,因此黄色看起来更浅,而更偏于蓝绿色。黄色环带向外,温泉的温度开始冷却,随着温度冷却,更多样化的细菌生命体得以大量繁衍。在橙色温度带(约65℃)仍然生活着聚球藻,但也有另一种类型的细菌——绿屈挠菌加入进来。有些绿屈挠菌也进行光合作用,但它们运用不同类型的叶绿素和类胡萝卜素来产生能量,从而显现出略有不同的颜色。这种颜色多样性的结果是你在图片中看到的橙色——不是因为每个细菌都是橙色,而是所有不同细菌混合成了一种复合色。那种橙色,就像相邻环带里的黄色一样来自类胡萝卜素这些细菌产生出的类胡萝卜素,能帮助抵御黄石公园夏日灼热的阳光。最外面的环是最凉爽的,大约55℃那里栖息的菌群也最为多样化。因为更多的生物能够生活在最外层的环所以各种类胡萝卜素混合产生了最暗颜色——我们在照片中看到的那种红棕色

温泉4.jpg

 

图片注释:根据季节的不同温泉的颜色会产生波动。

 

   要大棱镜,需前往黄石公园内的"中途间歇泉盆地”——大约在"麦迪逊老忠实”中间。从那里的停车场,沿小路向南前往火洞河这条路会带你沿温泉而行,但要想看到真正壮温泉景色,得爬到一定的高度。不妨步行中途崖在那里,中途岛盆地和下面的温泉一览无遗。

 

 

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黄石公园内的彩虹温泉

        在美国黄石国家公园里,从来不缺少自然奇观,但公园内最大的温泉也许是最非同寻常的一处。不仅仅因为它的大小——这个被称为大棱镜的温泉,从中心处溢出极热的泉水,泛着棱镜般绚丽斑斓的色彩。

大棱镜2.jpg

图片注释:俯瞰大棱镜温泉。美国怀俄明州黄石国家公园。

 

 

    任何人类艺术也创造不出像大棱镜温泉那样生动奇幻的色彩。一个人目睹了大自然无可比拟的鬼斧神工之后,会感到生命都变成了一种幸运和恩赐。不过,究竟是什么造成了温泉壮丽的色彩呢?这一切都要归功于以温泉为家的嗜热细菌。

文章原图3.jpg

图片注释:在温泉里,不同的颜色意味着不同的生命。

    当热水过地表的裂缝涌出时形成温泉。与喷泉不同的是,喷泉在地面附近遇到了障碍物,因此它们喷发出来温泉水不受阻碍地流动,从而产生热水不断上升冷却下降的循环。在大棱镜温泉中,这种持续的循环使其由中心向外形成了一圈圈不同的环形温度带:滚烫滚烫的泉水从中心冒出,随之在温泉的巨大表面(横跨370英尺)散开逐渐冷却。温泉中心的水,从地下121英尺的洞穴涌出,可达到87.2℃左右的高温。这种温度使大多数生命都无法存活下去些生命的确能够,但限于无机化学物,氢气为食的微生物)。因为池中心的生非常少,泉水看起来极为清澈且呈现出一种美丽的深蓝色(这是由于蓝色波长的散射造成的,基于同样的原因,海洋和湖泊肉眼看起来也是蓝色的)。但是,随着水的扩散和冷却,形成了不同温度的同心圆。这些不同的温度环就是关键所在,因为每个环营造了相当不同的环境,适合不同类型的细菌居住。而是这些不同类型的细菌造就了温泉彩虹般的色彩在这些环活着不同的生物,包括蓝细菌,一种通过光合作用获取能量的细菌。看到泉心外的第一道黄色环带了吗那要归因于一种特殊类型的蓝细菌——聚球藻,它们生活在极端压力下的特定温度带。那里的水温是73.9℃左右,刚刚凉到可以让细菌勉强生存,而细菌喜欢的温度是65℃左右。另外,充足的光线聚球藻的生存带来了压力。

 

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图片注释:大棱镜温泉里不同的微生物赋予了它彩虹般的色彩

 

    大棱镜温泉的周边几乎没有树木或阴影。这不仅仅是游客的题,也是对聚球藻的挑战。阳光无处可躲而且黄石公园处于高海拔地区,阳光的紫外线极其刺眼但即使生活在过热且过于暴露的水中,聚球藻也能通过光合色素的平衡来生存。光合色素是一种化合物只反射一定波长的可见光,从而呈现不同的颜色。光合作用的主要色素是叶绿素,但叶绿素水平有时可被一种叫做类胡萝卜素的辅助色素超越。类胡萝卜素是红色橙色或黄色的,而聚球藻的黄色就来自完全相同的色素β-胡萝卜素,在高浓度时呈现我们胡萝卜里看到的橙色。类胡萝卜素能吸收刺目的紫外线,并将能量传递给叶绿素,叶绿素接着将光能转化为化学能,通过这一过程,聚球藻细胞得以免受强烈阳光的伤害。生活在黄色温度带的聚球藻由于所处条件恶劣,会比生活在最佳温度条件下(如在外圈时)产生更多的类胡萝卜素,从而成就了黄色温度带的鲜亮色泽。如果你从黄色温度带的表层撇去少量聚球藻,或者阳光不那么强烈的地方找到聚球藻,那么它们的颜色会更像我们别处的池塘湖泊中看到的蓝绿色藻类。由于聚球藻的颜色如此依赖于阳光,这也意味着在冬天,当阳光不太刺时,它们会产生较少的类胡萝卜素,因此黄色看起来更浅,而更偏于蓝绿色。黄色环带向外,温泉的温度开始冷却,随着温度冷却,更多样化的细菌生命体得以大量繁衍。在橙色温度带(约65℃)仍然生活着聚球藻,但也有另一种类型的细菌——绿屈挠菌加入进来。有些绿屈挠菌也进行光合作用,但它们运用不同类型的叶绿素和类胡萝卜素来产生能量,从而显现出略有不同的颜色。这种颜色多样性的结果是你在图片中看到的橙色——不是因为每个细菌都是橙色,而是所有不同细菌混合成了一种复合色。那种橙色,就像相邻环带里的黄色一样来自类胡萝卜素这些细菌产生出的类胡萝卜素,能帮助抵御黄石公园夏日灼热的阳光。最外面的环是最凉爽的,大约55℃那里栖息的菌群也最为多样化。因为更多的生物能够生活在最外层的环所以各种类胡萝卜素混合产生了最暗颜色——我们在照片中看到的那种红棕色

温泉4.jpg

 

图片注释:根据季节的不同温泉的颜色会产生波动。

 

   要大棱镜,需前往黄石公园内的"中途间歇泉盆地”——大约在"麦迪逊老忠实”中间。从那里的停车场,沿小路向南前往火洞河这条路会带你沿温泉而行,但要想看到真正壮温泉景色,得爬到一定的高度。不妨步行中途崖在那里,中途岛盆地和下面的温泉一览无遗。

 

 

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