黃石公園的熱泉為什麽五顏六色？

去過黃石公園的人都知道那裏很多熱泉的顏色像彩虹般豐富多采，知道是什麽導致它們如此色彩繽紛嗎？（Pic 1）

最近在寫黃石公園的遊記，簡單提到那是因為微生物在特殊條件下生長加上光學作用形成的一種獨特現象（博文鏈接：http://blog.wenxuecity.com/myblog/70732/201608/1212313.html）。

今天來詳細與您分享個中原因。如果你留心，熱泉的顏色是呈放射狀的，通常中心為寶石藍，然後是綠色，邊緣先是黃色，外邊為桔黃色，最外邊是棕色或紫色。這些耀眼的顏色似乎隻能出現在畫冊或明信片上。（Pic 2，這張來自網絡的照片比較典型）

熱泉的溫度足以燙傷你的皮膚，它的酸度像汽車電池裏的液體一樣極具腐蝕性。難以想象，在這樣的泉水裏竟然生長著一群耐熱耐酸的微生物，而且興旺繁榮。你看到的這些不同顏色，就是這些微生物產生的。每一群微生物適應不同的環境條件，如溫度和pH（酸堿度）等。

大棱鏡熱泉（Grand Prismatic Hot Spring）是公園內最大和最具標誌性的的熱泉，它的不同顏色可以用溫度和光線對微生物的影響來解釋。下麵我們一起來仔細看看。

寶石藍

熱泉的中心為明亮的寶石藍。泉水中心是地下水的出口，這裏的水溫最高，高達189F（87C）。由於溫度太高，微生物無法生存。因此，這裏的水基本上是透明的。泉水中心呈藍色的原因就像藍天一樣：太陽光射在水的表麵，光線發生散射，而藍光散射的最多，反射到你的眼睛裏就是藍色了。

綠色

熱泉水向外擴散，它的溫度逐漸下降，這樣微生物就可以生長了。介於中心的藍色和邊上的黃色圈是綠色泉水。它是一種過度顏色，一般溫度在189-165F之間，這裏有少量的藍綠藻類微生物生長，它們會產生藍綠色調的色素，另外還可能產生一種黃色的色素（即類胡蘿卜素）與藍色的泉水交映，看上去就是綠色。這有點像繪畫裏藍色與黃色的色彩調和產生綠色一樣。

黃色

綠色泉水的外圍，通常是一個黃色圈，這要感謝學名為聚球藻（Synechococcus）的一種藍綠藻，黃圈的溫度差不多165F（74C），在一般條件下，這些微生物會產生藍綠色調，它們生產的葉綠素可以進行光合作用，但照射在上麵的強烈太陽光會導致這些微生物生產另一種色素，即類葫蘿卜素（carotenoids），也就是胡蘿卜裏含有的東西，它具有“防曬霜”的功能來保護細菌。黃色的類葫蘿卜素使這些通常為藍綠色調微生物看上去像得了“黃疸病”。

橙色

接著黃色圈的是橙色圈，水溫更低一些，約149F（65C），不僅有聚球藻，還有同樣含葉綠素，進行光合作用的 Chloroflexus 菌在這裏生長，它可以產生橙色的胡羅卜素。兩種微生物一起導致橙色的菌苔形成。黃石公園除了大棱鏡溫泉，猛獁地區也可以看到這種現象。

棕色到紫色

在泉水的最外層，溫度差不多131F（55C），更多種類的微生物可以在這裏生存，這裏的顏色通常為棕色或紫色。另一種攜帶類胡蘿卜素的微生物：耐輻射異常球菌導致了這種棕色或紫色。

人類改變了泉水的顏色

根據2015年發表在《應用光學》雜誌的一篇報道，科學家設計了一個數學模型來解釋溫泉的顏色，他們發現水深地方的顏色主要來自於水本身光線的作用（散射，吸收），而水淺的地方，顏色來自於微生物菌苔光的反射，它們的組成主要取決於溫度。

他們認為人類可能影響了黃石地熱的顏色。例如以前 Morning Glory Pool 的溫度相當的高，它的顏色是深藍色，由於垃圾在此積累，一定程度阻礙了通風，它的溫度變低，微生物得以生長繁殖，導致桔黃色的微生物“地毯”（菌苔）形成，使其出現這種迷幻的外觀。

所以，我們不要把黃石的溫泉美色看作是理所當然，它們依賴於微生物的生命，而微生物的生命依賴於我們人類。