水是生命之源 ， “久旱逢甘露”甚至被人們視作人生“四大幸事”之一 。 但是大自然要把送上云層的水再收回地面并不是一件容易的事 。 在過去 ， 很多文化中通過舞蹈、獻祭來向上蒼求雨 。 可見人力在自然氣候的面前常常被動、無力 。 但是 ， 如果明白了雨是怎么從天而降的 ， 或許我們就可以在求雨這件事上獲得一定的主動權 。
下雨的奧秘
天上飄搖的一朵朵云彩 ， 既熟悉又神秘 。 空中的水蒸氣凝結成為小的水滴或冰晶 ， 聚集在一起就形成了這些看上去綿軟飄忽的云朵 。 在這一過程中 ， 空氣中一種懸浮的微?！獨馊苣z加速了云的形成 。 氣溶膠微粒給了水分子以依靠 ， 水分子熱切地聚集在這些氣溶膠之上 。 可是 ， 為什么同樣是云 ， 有些時候降下的是傾盆大雨 ， 有些時候卻一滴也落不下來呢？
歸根到底 ， 這取決于冰的形成 。 當云中的小液滴凝聚得比較大 ， 大到足夠克服大氣上升氣流的“托力” ， 這時云就會產生雨或者雪 。 多數時候 ， 下降的過程中 ， 水滴會放熱結冰 ， 而這些冰晶增長的速度比液滴要快得多 ， 也就意味著它們會更快達到可以下降的重量 ， 而不會作為水蒸氣蒸發消失掉 。 雖然聽起來可能有點奇怪 ， 可是大氣中純水可以在-40℃的溫度下仍舊以液態形式存在 ， 所以云中的水滴想要變成冰晶還得借助外力 。
這種幫助往往會以“冰核”的形式出現 。 空氣中的固體顆粒物為周圍的水分子提供了一個聚集的核心 ， 水分子圍繞著這一核心排列成冰晶體的晶格結構 。 天空中蘊含著豐富的“冰核”顆粒物 ， 來自海洋的鹽和從沙漠風中飄散的礦物粉塵都可以充當這樣的“冰核” 。 但是這些顆粒在溫度高于-15℃的時候也沒辦法讓水滴結晶 ， 而半數從陸地形成的云內部溫度都高于這個值 ， 所以一定有別的一些物質在幫助這些云完成降水 。
“冰核”里的微生物
這些“制冰者”謎一般的身份讓美國植物病理學家戴維·桑茲十分好奇 。 上世紀70年代 ， 桑茲在研究植物疾病時 ， 收集了云層之上的空氣樣本 。 通過這次采樣 ， 他不僅明白了麥田疫病的由來 ， 還發現了下雨的奧秘——下雨是因為云端的微生物引起的 。
桑茲在云層之上的空氣樣本中發現了一種叫做丁香假單胞菌的葉棲細菌 。 這種細菌能夠在相對溫暖的條件下使水結冰 ， 成為促使水滴結冰的催化劑 。 這也許和它進入植物組織的方式有點關系：在溫度較高的時候 ， 細菌能夠激發蛋白質“造冰” ， 尖銳的冰晶穿透植物的葉子 ， 撕開細胞 ， 這樣這些細菌就可以從中取食養分 。 桑茲猜想 ， 隨水汽飄上云端的丁香假單胞菌催生了云端的雨水 。
可是 ， 當時許多大氣科學家對桑茲這種猜想并不認同 ， 他們都更關注粉塵和煙塵的作用 ， 不愿意去聽一個植物病理學家“班門弄斧” 。
聰明的循環旅途
隨著時間的推移 ， 云層“冰核”中藏有丁香假單胞菌的證據越來越多 ， 這使得更多的科學家參與到研究中來 。 科學家們開始思考 ， 丁香假單胞菌為什么要飄上云端幫助水分子催化結冰呢？這對于這些微生物來說有什么意義？
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