小行星撞击塑造了地球最早的生命

我们生活在一个被暴力外星访客塑造的星球上：小行星和彗星的近距离接触。这个曾经被认为是争议性的观点，如今已成为主流。就连学童们也知道，6500 万年前白垩纪末期一次 6 英里宽的小行星撞击，帮助恐龙退出了历史舞台。证据表明，类似撞击也导致了其他地区性和全球性的灭绝事件，可能包括 2.51 亿年前的二叠纪-三叠纪灭绝事件，这是有记录以来最严重的一次生物大灭绝。

然而，在许多方面，科学家们才刚刚开始理解地球生命与来自太空的死亡之间复杂而全面的关系。所有有据可查的大规模灭绝都发生在过去的 5.5 亿年里。大多数已知的撞击坑也不比这更古老。这听起来似乎很长，但地球上的生命至少始于 35 亿年前，这意味着 80% 以上的故事都缺失了。这是一段浩瀚、模糊不清且常常被忽视的历史时期，只有少数顽强的研究人员现在才开始将其拼凑起来。

俄亥俄州奥伯林学院的 Bruce Simonson 是其中一位顶尖的调查员。他和这个小领域的其他几位研究者已经挖掘出 15 次发生在 17 亿至 35 亿年前的巨大陨石撞击证据。“我们已经记录了至少四次发生在太古宙末期（25 亿年前）附近的大型撞击，我敢打赌，它们至少和白垩纪末期那次一样大，”他说。这些撞击在本质上标志着地球发展成为今天这样一颗行星的最后阶段。

数据中隐藏着有趣的模式。撞击率似乎在 35 亿年前开始下降，这大致与第一个微生物出现在这个星球上的时间相吻合。太古宙末期的一系列大规模撞击与大气中氧气的积累以及第一个多细胞生物的进化同时发生。

要证明这段模糊历史中的因果关系极其困难，但正如白垩纪的撞击将霸王龙送入历史，为我们这样的哺乳动物开辟道路一样，早期巨大的撞击无疑以戏剧性的方式改变了地球上的生命。

撞击证据

追踪早期撞击的过程，其细节程度与实际撞击的戏剧性程度不相上下。别指望能找到像陨石坑那样显眼的东西。在太古宙，地球大部分被海洋覆盖，海底的任何小行星撞击痕迹都早已被我们星球的内部循环掉了。在地球地质历史的前几十亿年里，大陆岩石也所剩无几。只有两块显著保存下来的太古宙地壳：南非的巴伯顿绿岩带和西澳大利亚的皮尔巴拉地区。

20 世纪 80 年代，路易斯安那州立大学的 Ggary Byerly 和斯坦福大学的 Don Lowe 等地质学家在解读地球早期撞击历史方面取得了突破。他们意识到，巨大的撞击会熔化岩石并形成独特的玻璃球体，这与火山或任何其他陆地过程产生的物质都不同。实际上，这些球体在古老的岩层中很常见。一旦你知道要找什么，它们甚至不难发现。“用放大镜就能认出来，”Simonson 说。“它们看起来像鱼子酱。”

然而，找到这些球体只是第一步。接下来是繁琐的工作，需要识别出与小行星撞击相伴的化学特征，例如元素铱，以及球体。然后就是计算球体的年龄，这涉及到单独的、精细的放射性测年艺术。而所有这些研究都只能在澳大利亚和南非这两个狭小的地区进行。

考虑到所有这些限制，Simonson 和他的同事们研究的 15 次古代撞击，可能只占那个时代总撞击次数的一小部分。即便如此，地球早期历史的残酷性也立刻显现出来。证据表明，我们的星球曾反复遭到直径达 30 英里的物体轰击，其中一些撞击的能量是终结白垩纪的那次撞击的 500 倍。每一次碰撞都会使海洋沸腾，烤熟陆地上仅存的少量陆地，然后数月或数年地用遮挡阳光的尘埃覆盖整个地球。

最强大的撞击可能以更深远的方式改变了地球。去年，Lowe 共同撰写了一篇论文，描述了一次发生在 33 亿年前的毁灭性极强的小行星撞击，那是一个地质变化剧烈的时期。Lowe 推测，这次碰撞导致地球地壳破裂，并改变了地球的板块构造。

生命找到了出路

这就回到了 Simonson 研究的核心谜团：那些颠覆性的外星访客对地球生命做了什么？古代的灭绝是否促成了光合作用的兴起，或者真核细胞的出现，或者第一个捕食性微生物的出现？“没错，这就是那个值 64 美元的问题，”Simonson 说。（显然他是在一个更早期的游戏节目时代长大的。）

令人沮丧的答案是，我们可能永远无法完全知晓，尽管我们可以学到很多。Simonson 对新的化学技术潜力感到兴奋，这些技术可以识别出撞击的小行星或彗星的类型，这可以标记出相关的撞击群。培训更多的地质学家以撞击的视角思考并寻找球体层也应该会带来巨大的改变；可能仍有大量的证据散落在各地，只是尚未被收集和分析。Simonson 指出，很少有研究人员会寻找这些东西，“如果你不找，你就找不到。”

填补这段历史将阐明生物学和天体动力学的相互交织的时间线。尽管地球形成于 45 亿年前，但它在几亿年后似乎经历了一次延迟的撞击高峰。这个被称为“晚期重轰炸期”的事件，可能与某些行星轨道迁移有关，这些迁移将冥王星流放到现在的 V 轨道，并甩出了大量巨大的彗星。

大约在 38 亿年前，晚期重轰炸期平息后，地球上的生命才可能开始出现。其他恒星周围的一些行星系统似乎经历了更极端的行星迁移，也许也更极端的轰击。理解行星游移、撞击和宜居性之间的相互作用，将揭示这些系统中是否存在外星生命的世界的很多信息。

在地球随后的时代，关于近期撞击历史中最有趣的见解之一是我们没有看到什么。尽管发生了反复的毁灭性事件，似乎本应将地球上的生命彻底灭绝，但在接下来的 30 亿年里，生命却得以不间断地延续。在保存得更好的过去 5500 万年的记录中，大多数小行星撞击都与任何明显的生物死亡事件无关，这使得恐龙的案例有些特例。“我们有很多撞击，只有一个灭绝事件。我想说生命对它们应对得相当好，”Simonson 说。

一旦强度下降到不那么灾难性的水平，撞击可能作为进化创新的驱动力是有益的。这为我们在更广阔的宇宙生命探索中提出了一个反直觉的观点：也许来自天空的一点点死亡实际上是一件好事。

本文最初以“身处火线”的标题印刷发表。