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最古老的化石现在看起来像是被压扁的岩石

原创
2020-02-14  博科园

两年前科学家宣布在37亿年前的岩石中发现了生命存在的证据,这表明地球上的生命出现得非常早也非常快。然而对同一地点的岩石进行一项新分析使这一结论受到质疑。牛牛_[官网入口]2016年8月一个研究小组声称在格陵兰岛一块37亿年前的岩石中发现了生命的证据。这一大胆的论断不仅将生命的起源推后了至少2.2亿年,还寻找到其他证据,挑战了地球爆炸起源的标准故事。正如《Quanta》今年在《化石发现挑战了关于地球起源的观点》中所报道的那样,格陵兰岛的发现加入了一系列古代化石的发现,以及来自地球和月球的地质证据,为地球从一开始就温暖湿润,生命迅速出现的观点增加了分量。

博科园-科学科普:但上周发表在《自然》(Nature)上的一项后续研究表明,格陵兰岛的生命迹象可能只是被压扁的岩石和错误信息,在这项研究中研究人员认为,那些被认为是生命清晰标志的地质特征,可以很容易地用构造力的正常方式和毫无生气的工作方式来解释,这场辩论凸显了用遗迹来解释生命迹象所面临的挑战。叠层石是保存在岩石中微生物活动的古代遗迹,叠层石在温暖的浅水中形成,当光合微生物聚集在一个胶粘的平垫中,随着时间的推移就会变硬。牛牛_[官网入口]新垫子在旧垫子上生长。在几千年的时间里,这些草席会长成一堆堆向上延伸的土丘,以追逐阳光,一堆堆薄垫子最终会硬化成石头。

一般认定叠层石出现在格陵兰岛露出的山脊之上,虽然大多数山脊向上指向——与从海底向上生长的地貌相一致,但有一个山脊向下指向(用黄色箭头标出),表明其非生物起源。图片:Abigail Allwood

在理想世界里,古代叠层石轮廓会在岩石背景中比较突出。它的分层十分精细,形状像金字塔、圆顶、完美的圆锥体(如果不援引生物学,这种形式难以解释)。然而地质学的理想状态很少出现,经过数十亿年的时间,普通地质过程可以在岩石中形成类似叠层石的结构。更重要的是,曾经原始的叠层石可以被挤压、扭曲、卷曲和压碎,以至于过去生命的任何信号几乎都无法与其他信息区分开来。牛牛_[官网入口]博尔德科罗拉多大学的地质学家伊丽莎白·特洛尔(Elizabeth Trower)说:时间越久远,从岩石中收集生命的证据就越困难。那么2016年的发现是否证明了古代生命的存在?

图片:Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

阿比盖尔·奥尔伍德(Abigail Allwood)是这项最新研究的主要研究者,也是美国宇航局喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的天体生物学家。她先前描述了已知最早的叠层石——来自西澳大利亚的35亿年的接近理想的标本。它们清晰的层次嵌在沉积物中,表明了主要微生物的栖息地。尽管形状各不相同,但它们都指向上方,这使得人们难以辩解。牛牛_[官网入口]野蛮的地质力量竟然造就了如此微妙的多样性,科学家们大体上同意这些标本代表了最早的微生物生命记录。澳大利亚伍伦贡大学(University of Wollongong)的地质学家艾伦·努特曼(Allen Nutman)及其同事在《自然》上发表了这一发现,奥尔伍德甚至还写了一篇文章赞扬这项研究,但后来她注意到了一些奇怪的事情。

提出的叠层石几乎太完美了,每个锥都通过其顶点整齐地成片堆积。如果它们确实是叠层石,那么它们就会完美地排成一排。它们都完美地暴露在阳光下,这似乎有点不可思议。牛牛_[官网入口]为了从另一个角度寻找景观,奥尔伍德和同事乘直升飞机来到格陵兰岛。几乎在发现该地点后,他们立即发现了地质上的危险信号。叠层石锥状体总是指向太阳。然而在努特曼发现岩石的一米之内,一些叠层石已经倾倒。仅这一点就足以驳斥生物起源说法。为了获得更完整的画面,奥尔伍德从一块不到半米的岩石上切下了一层。从任何角度看,真正的叠层石应该近似三角形。从某个角度来看,所预测的叠层石确实像三角形;但从另一边看,它们是平坦的。

努特曼提出的叠层石排列出出一条不可能的直线。图片版权:Allen Nutman

它就像一长串波浪在海面上翻滚:从侧面看是尖的,但从正面看是平的。在奥尔伍德看来,这些山脊看起来像是被挤压、挤压、弯曲和折磨过。它们是通过正常构造过程形成,而不是几代微生物垫子的微妙作用。此外奥尔伍德发现叠层石内部的微晶结构与山脊大褶皱方向一致,这与地质力量的结果相符合。特洛尔表示这些脊状突起并没有完全排除生物起源的可能,它可能不是叠层石。努特曼不同意2018年研究中提出的许多观点,最明显的是不同意奥尔伍德的观点,奥尔伍德专注于他的团队积极性,然而遗漏了一个明显变形的区域,导致“比较-苹果-橘子的经典场景”。总的来说奥尔伍德认为2016年的研究没有考虑到更广泛的地质问题,导致了可疑推论。

澳大利亚鲨鱼湾叠层石,图片:Julie Burgher

例如为了支持叠层石是在古代浅海中形成的说法,努特曼指着附近的角砾岩(breccia)指出,在这种岩层中,岩石碎片随意地被包裹在沉积物中。他拍下了这张地质混乱的快照,作为一场扰乱海底的远古风暴的证据,意味着叠层石是在无冰浅海中形成的。奥尔伍德当时同意这种解释,但当她亲自检查这个地点时,她注意到角砾岩与较大的岩层相连接,这表明它是由正常构造推拉造成。奥尔伍德和同事还发现了支持2016年研究结论的化学分析错误。石溪大学(Stony Brook University)的地质学家乔尔·胡罗维茨(Joel Hurowitz)领导了2018年的化学分析研究,他没有在叠层石中发现可能存在的精细内层。

阿尔伯塔大学(University of Alberta)地质学家库尔特·康霍瑟(Kurt Konhauser)说:关于格陵兰叠层石的争论捕捉到了人们在研究如此遥远的时所遇到的固有困难。想象一下,今天你在海滩上看到细菌形成了一个微生物垫子。现在这个垫子被埋了30亿年,深10公里。它被折叠起来,推起来,液体流过它,矿物质溶解,再沉淀。我们有理由认为30亿年后的世界会是今天的样子吗?这就是我们面临的问题。特罗尔持乐观态度,这项工作十分困难,但他认为对于推测的叠层石和周围地质,获得一个更详细的三维图片将有助于深入了解这些结构最初是什么以及它们是如何形成。特罗尔和康霍瑟都很高兴看到一个负面结果,关于早期生命,已经提出了很多肯定的说法,但必须测试它。有时这些发现经得起检验,有时却经不起检验,这就是推动你前进的方式。

博科园-科学科普|参考期刊文献:《Nature》

文:Jonathan Lambert/Quanta magazine/Quanta Newsletter

DOI:doi.org/10.1038/s41586-018-0610-4

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