地球什么時(shí)候出現(xiàn)生命
時(shí)間
在澳大利亞西部杰克山區(qū)，古老的鋯石晶體中存在石墨斑點(diǎn)證據(jù)。研究人員認(rèn)為，這一最新發(fā)現(xiàn)或可證明早在41億年前地球上可能就存在生物，這比科學(xué)家此前預(yù)想的要早3億年。一旦該結(jié)論得到證實(shí)，就意味著46億年前當(dāng)原始的塵埃和氣體盤形成地球后不久，這個(gè)星球上就出現(xiàn)了生物。
美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校地理化學(xué)教授馬克-哈里森表示：“要在二十年前，這個(gè)發(fā)現(xiàn)聽上去會(huì)顯得離經(jīng)叛道。那時(shí)候，研究宣布地球生物存在時(shí)間為38億年前就相當(dāng)令人震驚了。如今我們發(fā)現(xiàn)，在地球形成不久后，幾乎與此同時(shí)就出現(xiàn)了地球生物。這意味著，只要有合適的元素出現(xiàn)，星球上就會(huì)迅速形成生命。”
該研究顯示，39億年前內(nèi)太陽系發(fā)生過大規(guī)模爆炸，這些爆炸導(dǎo)致地球上出現(xiàn)大型隕石坑，而生命的出現(xiàn)要早于這次大規(guī)模爆炸。石墨中的原子是碳的一種晶體形式，同時(shí)也是生物起源的標(biāo)志?？茖W(xué)家宣稱，石墨中富含碳同位素12C，這種“輕”碳同位素通常與有機(jī)生命存在關(guān)聯(lián)，它暗示陸地生物圈早在41億年前就已在地球上出現(xiàn)。該項(xiàng)研究另一負(fù)責(zé)人帕里克-波恩克指出：“一些科學(xué)家辯稱，所有地球生命都在那次大規(guī)模爆炸中死亡，如果真是這樣，那么不久后生命一定又迅速在地球上卷土重來。”
在澳大利亞西部的杰克山區(qū)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)古老的鋯石晶體中存在石墨斑點(diǎn)證據(jù)。
長(zhǎng)久以來，科學(xué)家認(rèn)為，在大規(guī)模爆炸后的那段時(shí)期整個(gè)地球干燥且荒蕪。然而，哈里森的研究結(jié)論則截然不同。他解釋說：“早期的地球一定不像之前一些研究人員認(rèn)為的那樣可怕，說什么干燥嚴(yán)熱，一片荒蕪。研究顯示，這些推斷毫無證據(jù)。與之相反的是，地球很可能與今天的環(huán)境類似。”在哈里森的帶領(lǐng)下，研究人員對(duì)一萬多塊鋯石進(jìn)行了深入研究，這些鋯石最早形成于澳大利亞西部杰克山區(qū)熔化的巖石或巖漿中。鋯石是一種硅酸鹽礦物，它是提煉金屬鋯的主要礦石，合成的立方鋯常被用來仿鉆。鋯石能捕獲并鎖住直接環(huán)境，作用類似于時(shí)間膠囊，因而成為同位素地質(zhì)年代學(xué)最重要的定年礦物。經(jīng)科學(xué)家研究判定，有656塊鋯石含有石墨斑點(diǎn)，其中79塊可用拉曼光譜法進(jìn)行分析。利用這種分析技術(shù)，科學(xué)家可以了解古代微生物的三維分子和化學(xué)結(jié)構(gòu)。波恩克等人提議通過化學(xué)和礦物學(xué)試驗(yàn)，確定古老鋯石的形成環(huán)境，同時(shí)搜尋生命的關(guān)鍵組成成分碳。
哈里森介紹說：“今年，貝斯-安與帕里克進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)驗(yàn)后，首次發(fā)現(xiàn)存在于41億年前的石墨。我們非常肯定，這些鋯石含有41億歲的古老石墨。對(duì)于鋯石中含有無生物起源的石墨，沒有人能提出一個(gè)合理的解釋。這個(gè)石墨比包含它的鋯石還要古老。”根據(jù)鋯石中的鈾鉛比，科學(xué)家推斷這塊鋯石具有41億年歷史，但是無法推斷這個(gè)石墨要比鋯石古老多少年。哈里森指出，研究表明宇宙中可能富含生命體。
馬克-哈里森是加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的地理化學(xué)教授，也是此次研究項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人。
在地球上，簡(jiǎn)單生命似乎形成速度非?？?，不過這些簡(jiǎn)單生命可能歷經(jīng)數(shù)百萬年時(shí)間，才進(jìn)化獲得進(jìn)行光合作用的能力。鋯石中包含的碳具有一種特征簽名，即碳12與碳13的特定比，它標(biāo)示著地球上存在著具備光合作用能力的生物。哈里森研究團(tuán)隊(duì)成員之一伊莉沙白-貝爾表示：“我們需要換一種理念來思考看待早期地球環(huán)境。”研究人員認(rèn)為，這個(gè)石墨完整地包含在鋯石內(nèi)，毫無裂縫，因此歷經(jīng)數(shù)十億年也不會(huì)受到污染破壞。
在最新發(fā)表的論文中，研究人員寫道：“此次研究表明，相比之前在格陵蘭島西南部發(fā)現(xiàn)的樣本，陸地碳同位素的記錄時(shí)間要早3億年。在隕石撞擊作用下，一些非生物過程也可能產(chǎn)生輕碳形式，但是外星碳的數(shù)量決定了此次研究發(fā)現(xiàn)的成因不可能是隕石。相比之下，合理的解釋應(yīng)該是生物基因起源。我們認(rèn)為，原始石墨中的輕碳同位素簽名反映了一種生物進(jìn)程，這與對(duì)原核生物進(jìn)化關(guān)系中分子分化的估計(jì)是一致的，也就是說陸地生物圈出現(xiàn)于41億年前。然而，考慮到含碳的冥古宙鋯石的低出現(xiàn)率，因此要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)冥古宙碳循環(huán)模型，并提出有關(guān)可能的生命起源學(xué)說，還需要科學(xué)家進(jìn)行大量持久的科研工作。”