@ 2015.07.27 , 12:30

发丝冰奥秘百年后终于揭开

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这是一种看上去像白色绢丝的冰,有点像棉花糖,你也许在森林里见过它,并且只当它是一种怪异的现象。只有在非常特定的条件下,它才会在朽木上长出来:必须是在潮湿的冬季夜晚,温度刚好低于0 °C。一百多年来科学家们就相信它是由一种真菌导致的,但直到最近这个理论才被实际证明。

最先提出大陆板块理论的著名地球物理学家阿尔弗雷德·魏格纳在1918年最早发现了白丝冰;他和他的助手将其鉴别为一种菌丝(蘑菇上长出来的细丝),几乎一个世纪以来没有人对发丝冰产生过科学上的兴趣。

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90多年后,瑞士退休教授Gerhart Wagner发现用杀菌剂处理木头会阻止发丝冰形成,于是确认了这个想法。现在,另一个瑞士研究者想发现更多,而且做到了:

瑞士伯尔尼大学应用物理研究所的共同作者Christian Mätzler说:“我们在一次森林漫步中第一次看到发丝冰时,被它的美丽惊讶到了。好奇心被激发,我们开始调查此现象,一开始是做简单测试,例如让发丝冰在手中融化直到完全熔化。”

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物理学家Mätzler和一名化学家((Diana Hofmann)以及一名生物学家(Gisela Preuß)在德国组队。被早先的研究以及来自不同国家的发丝冰照片所启发,他们做了几种不同的测试以观测它如何生长以及其结构如何发育。Preuß研究了在2012、2013、2014年冬季从西德布拉巴赫附近收集的长了发丝冰的木头样本,并发现了数种不同的真菌物种。

“其中之一是Exidiopsis effusa,在我们所有产生发丝冰的木头中都有生长,而且在超过一半的样本中,它是唯一出现的物种。”

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Mätzler的贡献是对冰的物理原理的理解。他的研究确认了以前研究者的猜测,显示出在木头表面创造出冰丝的机制是冰隔离。

未参加研究的伊利诺伊州立大学Dr. James R. Carter教授写道:“冰隔离的过程发生在多孔性介质中,过冷水移动到结冰处并通过冻结增加冰量。在这种境况下,冰在冰/水界面上生长出去。”

有趣的是,真菌的形成并不影响结冰量,只会影响冰的结构。

“在有和没有真菌活动的木头上都产生了同样数量的冰,但没有真菌活动时冰形成壳状结构。真菌的作用是使冰形成纤细的发丝——直径约0.01毫米——并在接近0°C的温度下保持其形状达数小时。我们的假说包括真菌提供的一种重结晶抑制剂稳定了发丝。”

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Hoffman然后研究了发丝冰本身的化学。她发现冰里含有牵涉真菌代谢的复杂的有机分子片段——木质素和单宁,更进一步确认了真菌的效用。

确认魏格纳的发丝冰理论花了超过一百年,而这还是一种挺常见的现象;这不由让我思索,在我们的森林里还有多少其它常见的东西仍在等待着探索。

本文译自 ZMEScience,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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