眾所周知，降雨來源於雲層，雲層中的水蒸氣在遇到冷空氣或是某些成核物質之後就會很快冷凝而降落下來。所以冷暖空氣相遇的地點註定就是雨水多發的地帶，這就是天氣預報的基礎；而遇到乾旱以後，拉出高射炮，給雲層來一發乾冰或碘化銀炮彈，透過乾冰降溫或是碘化銀增加成核物質的手段來增加降雨也就成了最常見的人工降雨的方式。不過，最近越來越多的科學家們開始認為，除了天氣變化之外，細菌也有很大可能控制著降雨。
義大利炮，咳咳，高射炮發射的催雨彈的原理就是給雲層降溫，或者是增加雲層中的微細顆粒，從而加快水蒸氣的冷凝速度
故事要從50年前說起。1970年，科學家在研究雨水的時候，發現雨水中含有微量的維生素B12。他們首先考慮到，雨水都是於雲層中的水蒸氣凝結而成，而云層中除了水蒸氣之外，還有大量來自地表的灰塵，這些灰塵可能由於人類活動，攜帶了一些維生素B12上天，由此造成雨水中維生素B12的存在。不過在檢查了雲層中的灰塵後，他們卻發現雲層中灰塵含量與維生素B12含量並沒有什麼關係。雲只是一團堆積的水蒸氣和灰塵，在排除了人類活動干擾之後，這些維生素B12就只剩下一個來源了——雲層本身。
潔白的雲層並不如我們想象中那樣空蕩，其中生活著無數的微生物，數萬種微生物在雲層中組成了一個完整而複雜的生態系統圖/pixabay
由此科學家們開始猜測，可能是由於有大量微生物生活在雲層中，在生命活動中產生了維生素B12。不過由於當時技術條件有限，他們無法確定雲層中到底有哪些微生物存在。不過到了現在，基因測序技術的出現讓科學家有了徹底調查雲層生態系統的能力。2017年法國科學家在一個海拔1465米的氣象站中採集到了一些乾淨無汙染的降水水樣，並對這個水樣進行了基因測序。結果發現在這份水樣中存在超過28000多種微生物的DNA或RNA，其中細菌和古菌有22000多種，真核生物有2600多種。在這其中，既有能夠進行光合作用的細菌和藻類，也有異養細菌。它們可能構成了一個完整的生態鏈：光合作用生物利用雲層中的水分和大氣中的二氧化碳等合成有機物，而異養細菌則可能會以光合作用生物為食。
在雲層之中數萬種各色微生物可能也如同在地表一樣，構成了一個活躍的生態系統圖/wikipedia
本來在雲層中紫外線極其強烈，很容易殺死位於高空的微生物。新的研究則發現，其實有些細菌早就開發出了抵抗紫外線的功能：無論是透過光合作用合成還是透過掠食其他微生物獲取，細菌們能夠將這些有機物分解變成具有保護效果的細胞外高分子聚合物（EPS），這些物質基本上都由糖構成，我們可以將其想象為一個“糖衣”，它能輕易抵禦高空中的低溫、乾燥、紫外線等破壞。最常見的能合成這種糖衣的細菌就是芽孢桿菌了。
芽孢桿菌屬包括許多種不同的微生物，臭名昭著的炭疽桿菌就是其中之一圖/wikipedia
隨著最近這些年人類活動越來越強烈，大量有機物的微小顆粒隨之飄散到了雲層之上——它帶來的效應就是，微生物們可能躺在雲層上啥也不幹就能吃到足夠的食物。可能每一個人小時候都曾經幻想過雲層都是由棉花糖做成的，然後自己一個人飛到雲層上大吃特吃的場面吧！這下不用幻想了，細菌們就生活在我們的童話中。
帶有防護性糖衣的細菌，每一個都相當於一個天然的凝聚核，它們大大加速了雨雪的形成過程。在天然條件下，雲層中的純水分子只有在低於-40℃的時候才會凝結，如果純水中含有無機顆粒作為凝聚核，其凝結的溫度就會變成-15℃，而一旦有細菌存在，水分子的凝聚溫度將會再次升高，有些細菌，比如丁香假單胞菌，能讓水分子在-2℃的時候就凝結。有一部分科學家就相信，由於人類活動給微生物們形成了如同童話般的生存環境，即使是高空雲層也變得宜居了很多了，這就使得雲層生態系統的極度繁盛——這種繁盛反過來將會引發頻繁的雨雪。
雲層中，水蒸氣遇到細菌之後會以細菌作為核心凝聚成冰晶，冰晶向下飛落的時候，如果下方溫度高就會融化成為雨滴，如果下方溫度低就不會融化，以雪的形式落地。有科學家曾經監測過美國的一次大雪的雪花，其中三分之一的雪花核心處都含有大量細菌圖/wikipedia
當然，這並不是全部。還有一些科學家認為，增加降水本身就是雲層微生物的一種生存策略。許多雲層微生物是由風力吹動，從地面直達空中的，它們會利用高空氣流在空中遠距離旅行一段時間後，再主動透過變成凝聚核的方式以雨水的形式重回地表，尋找新的宿主，比如我們在上文提到的丁香假單胞菌，這是一種非常常見的植物病原體，在大部分植物身上都能找得到。
被感染了丁香假單胞菌的番茄圖/wikipedia
此外，這些微生物在享受有機物顆粒的時候，會將它們重新分解為二氧化碳，這樣這些原本以固體顆粒形式存在的二氧化碳又會被雲層微生物釋放到大氣中，成為日益暖化的地球上又一根新的稻草——根據估算，每年因此增加的大氣二氧化碳含量約為100萬噸，這個數量雖然少，但是卻會隨著人類排放的有機汙染數量增加而增加。這種暖化的結果就是，地表溫度升高，蒸發加強，雲層增多——結果當然是雲層生態系統更加的繁榮了。
這麼一想，細菌怎麼好像變成了控制地球氣候的幕後黑手？
