地球上最古老的生命跡象竟然在加拿大!
顯微鏡下這些富含鐵的管狀物可能是地球上最古老的化石了。
攝影:MATTHEW DODD
撰文:Nadia Drake
睫毛大小的含鐵礦物晶柱可能是最早棲息在新生地球上生命形式的證據。據公布該發現的科學家稱,這些赤鐵礦管狀物有著42.8億年的歷史,它們與生活在深海熱泉附近微生物所形成的結構驚人相似。
這些微小的金屬碎屑被發現於魁北克北部的岩石中,它們及古代新陳代謝活動有關的化學特徵可能會將地球上生命起源的日期提前。若能得到確認,這些化石將比在格陵蘭島發現的微生物墊更加古老,後者有著37億年歷史,是目前已知最古老的生命跡象。
這些微化石也為下述觀點提供了支持:溫暖潮濕且富含礦物質的深海熱泉周邊是生命的起源地——不論是在我們地球,冰凍衛星的海床還是宇宙中的其他地方。
「如果他們的分析和解釋正確的話,那麼地球上生命崛起的速度就相當快了,幾乎是在地球剛剛開始穩定後不久便出現,」NASA噴氣推進實驗室的天體生物學家Kevin Hand說道。「當地球地質開始冷卻時,生物就作為一項行星級過程扮演著自己的角色。」
不過儘管這些化石被包裹在鐵礦石內,卻未必意味著古代生命擁有金屬外殼。有些科學家懷疑,它們自身就是微生物的遺骸。其他科學家表示,包裹這些潛在微化石的晶體年齡存有爭議,這些結構出現的年代可能要比報告中的「年輕」10億多年。
「這些岩石的歷史漫長而複雜,」科羅拉多大學博爾德分校的Nigel Kelly說道,「要想解析出其確切年代和相關起源往往很複雜。」
尋找生命的遺迹
2008年,倫敦大學學院Dominic Papineau率領的團隊從哈德森灣東岸的努夫亞吉圖克岩帶收集到這些岩石,曾經有一處深海熱泉在這裡將岩漿噴洒到海床上。這些岩石是地球最古老的碎片之一,保存著這顆星球史前海洋環境的線索。
該團隊並沒有尋找小型化石,而是在尋找更細微的東西:早期生物的有機物標記。
「長期以來有種假說認為,生命或許起源於熱液環境,這些噴發沉積物對於尋找早期生命跡象而言當然極有希望,」倫敦大學研究生Matthew Dodd說道。
該團隊將岩石切割成薄片。科學家在用顯微鏡仔細觀察時發現,這些化石被鑲嵌在岩石內的晶體中。儘管非常細小,這些結構仍然相當複雜精緻,使研究團隊懷疑他們看到了比有機物標記更重要的東西。
但這些科學家都是行事謹慎之人。
如果你覺得,找到具有潛在天體生物學意義的絲狀生命跡象這件事似曾相識的話,那是因為確實如此。1996年,科學家在觀察從南極回收的火星隕石時也發現過類似管狀的生物遺骸。這次發現引起的爭論延續至今,儘管就科學共識而言,這些源自火星的結構並非生物。
或許正是因為考慮到了這一點,Dodd及其同事仔細確認了這些結構是某種新陳代謝的產物,而非岩石和海水作用的產物。他們研究了化石附近物質的生物學過程跡象,發現在玫瑰狀結構中排列著含碳化合物,似乎呈現出生物學過程的印記。
加拉巴哥群島的一處現代深海熱泉。
攝影:UNIVERSAL HISTORY ARCHIVE, UIG, GETTY IMAGES
這些化石同時也被含磷礦物所包圍,磷是生命必不可少的基礎元素之一,也會被腐爛的有機物所釋放。此外還存在有經過處理的含碳物質和氧化鐵所形成的顆粒,這是生命過程的另一種跡象。他們表示,這些管狀物和碎片並非隨意排列,沒有生物參與的話不會如此。
「這些都是彼此獨立的化學證據,再考慮到岩石中的微化石表明了有機生物的存在跡象——微化石的結構也支持了生物起源的可能性,」Dodd說道。
該團隊將這些微化石與各種類似物進行了對比,包括4億8000萬年前形成於挪威古代噴發口附近的微生物結構,1億8600萬年前形成於美國中西部噴發口附近的結構,以及生活在如今深海熱泉附近的生物。其相似度令人驚訝。
團隊在發表於近日的《自然》期刊上的論文中總結稱,所有這些證據表明,是生命產生了這一古代遺物。
關鍵性時刻
但並非所有人都對此表示信服。NASA戈達德航天中心的地球生物學家Dina Bower認為,關於生命存在過的化學證據——特別是該團隊對那些含碳化合物的評估,力度不夠且模糊。
她認為,這些管狀物和絲狀體可能是由熱液流體活動或其他導致岩石變形的過程所形成的——儘管論文作者表示已經推翻了這種可能。
「我不認為這些結構是生物造成的,」Bower說道。
雖然這些鞘狀物位於化石內部,但其所處年代仍未確認。Dodd及其同事採用了兩種不同的同位素年代測定法,認為這些微化石的年齡可能是37.7億年,或者是42.8億年。
加拿大努夫亞吉圖克岩帶,文中描述的微化石便發現於此。
攝影:DOMINIC PAPINEAU
但Kelly等科學家認為,要在如此複雜的岩石中確定這些結構的相對年齡很困難,推測出的這些化石的年代並不精準。他表示,實際上含有微化石(如果它們的確是化石的話)的結構可能不到27億年。
當時,整個努夫亞吉圖克岩帶被周期性高溫高壓驅動的地殼變動大幅重塑,這種活動會將岩石拉伸,彎曲和扭曲,摧毀任何存在的化石。
Dodd用能從如此嚴酷環境中倖存下來的現存化石證據作為反駁,例如格陵蘭島的微生物,以及紐西蘭的植物化石和孢子。「認為變質岩無法保存化石是過時的想法了,」他說道。
仰望星空
如果事實確如他所言,那麼這些相對複雜的生物意味著,它們在披上金屬外殼之前已經演化了很長時間,並在地球熾熱狂暴的初生期內繁衍了數億年。
那在地質學上不過是一眨眼的時間,會讓科學家們興奮地去思考生命的起源以及是否普遍存在於宇宙中。尤其是,環繞木星和土星的冰封衛星被認為是尋找地外生命的最佳場所。
「這當然非常有意思,也與目前熱心探索土衛二和木衛二的任務有關,」NASA的McKay說道,他認為該團隊的證據令人信服但仍待最終定論。「木衛二上被認為存在深海熱泉,土衛二上則已有直接證據顯示出深海熱泉的存在。」
更加令人感興趣的,是這些生物與一種與之完全不同的光合作用生命形式生活在同一時期的可能性,正是後者產生了名為「疊層石」的37億年前的微生物墊。
格陵蘭的塊狀生物學魁寶以及加拿大的含鐵絲狀物都展示了生命的頑強。儘管當時年輕的地球會時常爆發,還不時遭到危險隕石雨的轟炸,生命仍然通過多樣化倖存下來。
「我們可能生活在一個生機勃勃的宇宙中,」Hand說道,「在這個宇宙中,眾多各種各樣不同的生命之樹佔據著或遠或近,新老不等的世界。」
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