这种生物能造出细如毛发的冰丝

作者: 莱斯利·内莫(Leslie Nemo)

来源: 环球科学

发布日期: 2021-12-04

毛发状冰的形成需要拟黑耳真菌和特定的环境条件,科学家通过研究揭示了其形成机制,并推测树木中的某种物质起到了防冻剂的作用。

从图中,我们可以看到这根树枝长出了“毛发”。这些毛发看起来像是毛茸茸的鸡毛掸子,或蓬松的棉花,甚至有点像劣质的白色假发。但事实上,每一根发丝都是由又冷又硬的冰构成的。如丝般光滑的“毛发状冰”(hair ice)的产生需要一种寄生在腐烂木头上的特殊真菌——拟黑耳(Exidiopsis effusa),其中腐烂的木头要来自于一种特定的有着宽阔扁平叶子的树。

而且毛发状冰的产生还需要在足够潮湿的环境中,温度略低于冰点(0℃)。这些特殊条件似乎很难同时满足,但毛发状冰在自然界中又很常见,这使得科学家为毛发状冰的形成机制困惑了一个多世纪。这些科学家包括阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Wegener),他曾在1912年提出地球的各个大陆以前是连在一起的。直到2015年,科学家明确了拟黑耳在毛发状冰的形成过程中所起的作用。

通过观察野外和自家花园里生长的毛发状冰,研究人员对毛发状冰的形成机制有了些许的了解。在适宜的温度和湿度下,树枝表面的水会结冰,而木材孔隙里的水仍保持在液态。这两种状态的水之间存在温差,从而产生一种吸力,将液态水“吸”到冻结锋面(freezing front,水与冰的交界面),使冰逐渐向外延伸生长,形成毛发状冰。

研究表明,拟黑耳真菌会消化树木中的大分子物质,从大分子中产生的分子片段可以作为毛发状冰的生长支架。毛发状冰能长到20厘米长,每根毛发的直径可以细至0.02毫米,而且有一些会呈卷曲或波浪形。即使温度在冰点附近起伏不定,这些毛发状冰也可以“存活”数天。一些研究人员推测,毛发状冰之所以能够承受环境条件的变化,是因为树木中的某种物质起到了防冻剂的作用。

当温度发生变化时,这种物质可以防止毛发状冰的形状发生改变。未来,科学家会继续在每年天气转冷的时候,记录这种冰冻之谜。

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