研究表明这些35亿年前的岩石没有生命迹象

研究表明这些35亿年前的岩石没有生命迹象(Credit: Saul Shepstein, Author provided)
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：Birger Rasmussen and Janet Muhling, The Conversation）：西澳大利亚的皮尔巴拉地区是最古老的幸存地壳之一的所在地，自大约35亿年前创建以来，表明该地区的生命地质状况一直未变。
一些最古老的迹象生命迹象在这里被发现，在大理石酒吧镇以西的研究亿年岩石北极地区，由称为燧石的表明细粒石英组成的黑色岩石中。
所谓的生命“Apex chert”中的一些特征已被鉴定为微生物的化石残骸，很像今天仍然存在的迹象细菌。然而，研究亿年岩石自从30年前发现这些特征以来，表明科学家们一直在争论这些特征的生命真正起源。
在《科学进展》杂志上发表的迹象一项新研究中，我们发现燧石中发现的研究亿年岩石富含碳的化合物可能是由非生物过程产生的。这表明，表明所谓的生命“化石”不是早期生命形式的残余，而是化学和地质过程的产物。
有争议的皮尔巴拉化石
1993年，美国古生物学家威廉·肖普夫（William Schopf）在34.5亿年前的Apex燧石露头中发现了富含碳的细丝。他将它们解释为类似于蓝藻的化石微生物的烧焦残骸，蓝藻是地球上第一种产氧生物，至今仍很丰富。

在皮尔巴拉发现的黑色燧石矿脉为35亿年前的地球打开了一扇窗。(Credit: Birger Rasmussen)
在这些古老的岩石中存在的蓝藻化石意味着，在地球大气富含氧气之前的10亿年前，生命就已经在向空气中输送氧气。
有利于生命的一个关键证据是有机化合物与古代化石的联系。这是因为活细胞是由大的有机分子组成的，其中主要包括碳以及氢、氮、氧和其他元素。
2002年，英国古生物学家马丁·布拉西尔及其团队对肖普夫的解释提出了质疑。他们发现，这些“化石”呈现出不同的形状和大小，这是蓝藻的特征，事实上，与微生物的生命不符。此外，他们还表明，含化石的黑色燧石不是沉积在海底的水平层，而是切割下伏岩层的倾斜矿脉。
含化石的燧石似乎是在火山活动期间的高温下形成的。Brasier认为，这种环境对生命有害，事实上，“化石”是由岩石中的石墨杂质形成的。他们还推测，与“化石”相关的碳可能根本不是生物来源。
随后展开了一场激烈的辩论，并一直持续至今。

在古代黑燧石中发现的这些微小结构被解释为细菌化石。资料来源：Brasier等人。
微生物还是热液体？
为了确定黑燧石脉中富含碳的沉积物来自何处，我们用高倍电子显微镜对它们进行了非常仔细的观察。
我们发现它不是来自细菌化石。这种类似石油的物质以裂缝中的残留物和石化液滴的形式出现，此前人们曾将其误认为是古代化石。
黑色燧石脉中的纹理表明，它们是在富含二氧化硅和碳的热流体穿过海底喷口下方熔岩流的裂缝时形成的，类似于现代的“黑烟”喷口。当接近海底时，热流体渗入火山沉积物层，取而代之的是黑色燧石。
如果碳来自如此热的流体，这支持了Apex燧石中富含碳的细丝不是化石的发现。然而，这也提出了一个新的问题。
通常，石油和天然气等有机化合物是由藻类、细菌和植物的死亡残骸形成的，被称为“化石燃料”，当这些残骸被掩埋并加热到65℃以上时，就会产生这些化合物。化学反应会释放出有机化合物，这些化合物可能会累积形成油气田。

然而，北极地区的沉积物非常薄（厚度不到50米），有机分子贫乏，夹在数公里的熔岩流之间。那么，有机化合物是如何在这样的环境中形成的呢？黑色燧石脉可能是水在海底喷口与熔岩接触时形成的。资料来源：NOAA
早期地球上的海底通风口
根据火星陨石的实验证据和研究，提出了一种可能的替代途径。在缺乏传统生物来源的情况下，燧石脉中的一些有机分子可能是由非生物过程形成的。
例如，当热水在熔岩或其他火成岩中循环时，水和二氧化碳可以与矿物表面反应形成有机化合物。类似的反应已经被提出来解释火星陨石和地球上一些火成岩中有机分子的存在。
因此，皮尔巴拉内陆黑燧石中的碳可能是水和岩石反应产生的有机化合物的遗迹。事实上，在早期地球上，海底喷口可能产生了比生物过程更多的有机化合物，这使得很难区分真正的含碳化石和含油文物。
虽然更多的工作正在进行，但早期的研究结果表明，35亿年前，生命刚刚存活下来，在一个不适宜生存的环境中挣扎着站稳脚跟。然后，世界被定期的火山喷发所破坏，火山喷发覆盖了地球表面的熔岩，并沐浴在没有保护臭氧层的大气中的强烈太阳辐射中。
再往前看，黑色的燧石为我们提供了一个没有生命的星球的一瞥。海底喷口的水和岩石之间的反应产生了一种有机化合物混合物，可能为第一批活细胞的组装提供了原料。