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地球最古老的岩石正在揭示生命的起源,引发争议

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NASA 的一张图像描绘了大约 40 亿年前的地球,当时它正遭受太空岩石的猛烈撞击。图片来源:NASA

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地球最初的生命诞生在地狱之中。

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最早的生命形式出现在至少 39.5 亿年前,当时彗星和小行星近乎持续不断地轰击我们仍在形成的行星。这是周三在《自然》杂志上发表的新研究的含义。

一群日本科学家前往加拿大北部拉布拉多的一个偏远地区,从地球上一些最古老的岩石中采集样本。他们冒着虫子、恶劣天气和北极熊的危险;他们带回的可能是地球上最古老生命的证据。

这些结果备受争议——其他专家怀疑他们的日期。但它们加入了越来越多的研究人员的行列,他们将生命的起源推回到了科学家曾经认为地球无法生存的时期。

“我同意他们的结论,”伦敦大学学院的马修·多德说,他没有参与这项研究。“然而,要让大多数人信服,我们需要看到其他一些因素。”这包括更好的日期和更多的证据来证实这确实是生命。

地狱般的地球

地球的历史分为四个宙——我们现在正处于显生宙。它始于大约 5.42 亿年前,正是在那时生命变得足够复杂,我们可以找到化石。

但冥古宙是我们星球的第一个时期。地球的环境是如此极端,以至于科学家们将其命名为“地狱”。从我们星球形成(大约 45 亿年前)到大约 38 亿年前晚期重轰炸停止轰击地球的那段时间里,几乎没有岩石留存下来。

早期地球会被撞击所净化吗?还是生命会在这种地狱般的条件下蓬勃发展?

近年来,加拿大北部和格陵兰南部的一片岩石区域提供了新的线索。数十年来,科学家们一直知道这里的部分地壳形成于 30 亿年前。但近年来,科学家们在该地区发现了高达 40 亿年前的岩石露头。

“如果你想了解地球或火星生命的起源——或者其他任何东西——你必须看看这个岩石记录,”科罗拉多大学地质学教授、该地区古代岩石专家斯蒂芬·莫伊兹西斯说。“这是通往那些过去时光的唯一直接途径。”

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去年 9 月,在格陵兰西南部工作的研究人员宣布,他们发现了 37 亿年前的叠层石,这是由浅海中的微生物形成的。今年 3 月在《自然》杂志上发表的一篇论文声称在加拿大的努弗瓦吉图特超陆带发现了地球上最古老的微体化石。这些研究人员说,他们发现的潜在生命形式生活在 38 亿年至 43 亿年前。

生命的早期痕迹

在这项当前研究中,由东京大学地质学家五味哲(Tsuyoshi Komiya)领导的日本研究人员检查了他们的样本,他们在其中发现了生命的痕迹。这些痕迹以生物石墨的形式出现——这种岩石带有被生命改造过的明显迹象。

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“自从这些岩石沉积以来,经过了数十亿年的时间,它们经历了高温和变质作用,将这些生物物质转化成了石墨,”多德解释说,他是 3 月份研究的主要作者。

日本团队没有直接对石墨进行测年,而是依赖于地质背景。

“没有必要直接测定含有石墨的样品的年龄,”该研究的主要作者五味说。“地质学也很重要。”

虽然科学家们可能愿意相信这些岩石含有生命的痕迹,但一些人对这些生命形式生活在 39.5 亿年前表示严重怀疑。

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“我感到失望,”莫伊兹西斯说。“我以为一项如此重要的研究会提供那些数据。在这类岩石中,它非常复杂,以至于在厘米的尺度上,年龄可能相差一到二十亿年。”

莫伊兹西斯说,这些古老的岩层已经被像咸水太妃糖一样搅和在一起。它们在地球的地壳中存在了如此之久,以至于相对较新的物质现在与老岩石充分混合,使得区分它们变得极其困难。

他说,研究人员必须一块一块地剥离他们的岩石样本,并单独对每一块进行测年。这些研究人员没有这样做,并且不认为这对他们的研究至关重要。

法国地球化学家吉约姆·卡罗(Guillaume Caro)最近发表了一项旨在更精确地测定附近地区岩石年龄的研究,他也表示不相信。

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卡罗说:“在组成该序列的火山岩和沉积岩能够被直接测定年龄之前,需要保持谨慎。”

他自己的附近地区的研究发现了不超过 37.8 亿年的岩石。过去的や研究也提供了早数亿年的日期。

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月球上的陨石坑

证明生命在 39.5 亿年前生根发芽,对于证明单细胞生物在晚期重轰炸期间进化并幸存下来至关重要。

月球和水星上的大多数陨石坑形成于 38 亿至 40 亿年前。而科学家们现在认为,39.5 亿年前是月球上最大的陨石坑之一形成的时期。在去年《自然》杂志上发表的一项研究中,天文学家使用了一门先进的、14 英尺高的大炮,表明直径约 750 英里的雨海盆地是在一块新泽西州大小的 150 英里宽的原行星撞击我们的卫星后形成的。

这一发现加强了我们太阳系当时充满了巨大小行星的观点。如果科学家们能够证明生命当时就已经存在,那将证明地球没有被撞击所净化。

现在也有充分理由认为小行星和彗星实际上帮助创造了生命可以进化的环境。去年对灭绝恐龙的希克苏鲁伯陨石坑进行的一次钻探探险表明,陨石坑本身富含热液活动——许多科学家认为生命最初就诞生在这种环境中。

但除非科学家们能够更确切地测定近期发现的年龄,否则地球的早期历史仍将备受争议。

莫伊兹西斯说:“我们所有人——尤其是最近——都在努力突破极限。但是只有零星的证据等等——这些都不是证据。我们没有时间机器可以回去看看发生了什么。”

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