也許包含最早生命遺跡的巖石結(jié)構(gòu)是非生物起源的

格陵蘭古太古代上地殼巖石帶包含了地球上最古老的巖石，這是尋找地球上最早生命跡象的主要目標(biāo)。然而，變質(zhì)作用在很大程度上破壞了巖石的原始結(jié)構(gòu)和成分，也影響了它們的生物特征。

此前，對(duì)37億年前格陵蘭島伊蘇阿上地殼帶巖石的研究描述了一個(gè)罕見(jiàn)的變質(zhì)區(qū)域。在該地區(qū)，變質(zhì)系統(tǒng)的閉合使其保留了主要的沉積特征，包括假定的錐形和圓頂疊層石。

這些構(gòu)造的形態(tài)、層結(jié)、礦物、化學(xué)和地質(zhì)環(huán)境都被認(rèn)為是3億年前淺水環(huán)境中形成的微生物沉積物。這個(gè)時(shí)期也被認(rèn)為是地球巖石記錄的開(kāi)始。

最近，《自然》報(bào)道了一項(xiàng)新的研究。研究人員分析了化石的三維形狀、方向和化學(xué)成分，發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)與疊層石不同。它們沒(méi)有內(nèi)部分層，缺乏微生物活動(dòng)的化學(xué)標(biāo)記。

“在尋找包括地外生命在內(nèi)的過(guò)去生命跡象的過(guò)程中，對(duì)伊蘇薩上地殼巖石帶的研究是一個(gè)警示，它強(qiáng)調(diào)了在適當(dāng)規(guī)模上分析形態(tài)學(xué)、結(jié)構(gòu)和地球化學(xué)的重要性?！痹撜撐牡牡谝蛔髡?、加州理工學(xué)院的阿比蓋爾c奧爾伍德說(shuō)。

不同的結(jié)論

2016年，澳大利亞臥龍崗大學(xué)的一個(gè)研究小組描述了這種有37億年歷史的微生物沉積物，它是在格陵蘭島的伊蘇阿發(fā)現(xiàn)的，是最古老的化石3354。這些化石比當(dāng)時(shí)地球上最早的生命化石證據(jù)早了2.2億年。

來(lái)自地球與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地球探索與研究中心的Allen P. Nutman團(tuán)隊(duì)，以及澳大利亞和英國(guó)的合作者，在格陵蘭島發(fā)現(xiàn)了這些圓錐形結(jié)構(gòu)，每一個(gè)都有1~4厘米高。研究人員認(rèn)為，這些是微生物逐層生長(zhǎng)形成的沉積物，即疊層石。

納特曼告訴記者《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，這些化石是在最近常年積雪帶融化后才暴露出來(lái)的。巖石的化學(xué)特征、沉積結(jié)構(gòu)和礦物組成等多種證據(jù)共同表明疊層石是由生物形成的。

“以前對(duì)基因分子鐘的研究表明，地球上生命的起源是在40多億年前，這一發(fā)現(xiàn)與此相符?！彼f(shuō)。

然而，新的研究顯示了這些結(jié)構(gòu)的非生物和沉積后起源。奧爾伍德及其合作者在巖石組構(gòu)背景下對(duì)化石結(jié)構(gòu)的形態(tài)和方向進(jìn)行了三維分析，并結(jié)合主、微量元素的化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)這些疊層石更容易被解釋為長(zhǎng)期碳化變質(zhì)形成的變形結(jié)構(gòu)。

Allwood等人說(shuō)，通過(guò)三維觀察，發(fā)現(xiàn)它們實(shí)際上是脊而不是錐。這些特征更適合解釋為非生物源3354海洋沉積物埋藏后長(zhǎng)期變質(zhì)的結(jié)果。這也凸顯了綜合3D分析對(duì)于在其他地方(比如火星)發(fā)現(xiàn)類似生命的重要性。

“在像伊蘇阿上地殼巖石帶這樣古老的巖石中發(fā)現(xiàn)的任何生命痕跡都是有爭(zhēng)議的，因?yàn)檫@些巖石經(jīng)歷了如此高的變質(zhì)作用。Allwood等人的研究表明，在這些古老的巖石中，疊層石結(jié)構(gòu)很容易是變形的結(jié)果，因此判斷它們的起源是否是生物性的非常重要?！狈▏?guó)巴黎第七大學(xué)地球物理學(xué)家馬克范祖?zhèn)愒诮邮苡浾摺吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示。

然而，納特曼不同意。

誰(shuí)的錯(cuò)？

2016年9月，哥本哈根大學(xué)丹麥自然歷史博物館的Allwood和Minik T. Rosing乘坐直升機(jī)前往格陵蘭島，實(shí)地考察了含有化石的巖層。

“但旅途只有短短的一天?！奔{特曼回憶說(shuō)，“當(dāng)時(shí)他們只觀測(cè)到了位置A，沒(méi)有觀測(cè)到位置B，那里被一層薄薄的雪覆蓋著。與我們不同，他們沒(méi)有廣泛研究化石和周圍裸露巖石之間的關(guān)系?！?

納特曼感到困惑的是，奧爾伍德等人只關(guān)注了A地點(diǎn)遠(yuǎn)端的裸露巖石，因?yàn)檫@些地區(qū)沉積后構(gòu)造的變形和重結(jié)晶作用得到了加強(qiáng)?！斑@是一個(gè)經(jīng)典的無(wú)關(guān)緊要的場(chǎng)景。這個(gè)結(jié)論肯定是不確定的

此外，奧爾伍德拒絕了納特曼團(tuán)隊(duì)向其借用樣本的提議，否則他們可以獨(dú)立評(píng)估“保存最好的原始樣本”。

納特曼認(rèn)為，網(wǎng)站上的短時(shí)間使奧爾伍德和羅辛處于劣勢(shì)。“我個(gè)人認(rèn)為，他們無(wú)法評(píng)估中心的疊層石。這些巖石變質(zhì)最少，而邊緣的巖石受損更嚴(yán)重。此外，在上地殼巖石帶的中心，疊層石不僅是唯一保存下來(lái)的原始結(jié)構(gòu)，而且還發(fā)現(xiàn)了碳酸鹽沉積波紋和應(yīng)時(shí)顆粒。”

無(wú)論如何，Nutman認(rèn)為團(tuán)隊(duì)的分析更加全面，堅(jiān)持了原來(lái)的觀點(diǎn)，即伊蘇阿巖石中存在極其罕見(jiàn)的疊層石。

然而，羅辛反駁道。他告訴記者《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，納特曼的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。他認(rèn)為判斷奧爾伍德和他不能正確評(píng)估地質(zhì)情況是武斷的，因?yàn)樗麄冎辉诂F(xiàn)場(chǎng)呆了一天?！笆紫龋覀兊慕Y(jié)論不是基于缺失疊層石的證據(jù)，而是基于它們不是疊層石的積極證據(jù)。再多的時(shí)間也無(wú)濟(jì)于事?！?

此外，根據(jù)Nutman的原始論文《松香》中的數(shù)據(jù)

g認(rèn)為他們的定位是正確的。“我從1980年開(kāi)始幾乎整個(gè)職業(yè)生涯都在依蘇阿工作。我以前也曾經(jīng)歷過(guò)這種露出的巖石，并且充分意識(shí)到其構(gòu)造變形的極端程度，但Nutman等人認(rèn)為這是不存在的。”Rosing說(shuō)。

由于防火墻設(shè)置問(wèn)題，郵件多次被彈回，因此，記者未能聯(lián)系上Allwood。

但Zuilen提到，這兩個(gè)研究均存在局限性：它們都必須仔細(xì)研究次生蝕變特征。否則，在這些重結(jié)晶巖石中，“生命”或“非生命”都無(wú)法得到證實(shí)。

生命之源紛爭(zhēng)不斷

幾十億年前，地球上的生命只有細(xì)菌。它們沒(méi)有任何可保存的堅(jiān)硬部分(如骨頭、貝殼等)，所以只在巖石記錄中留下了微化石。但這些微化石很容易被誤認(rèn)為是其他的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，比如氣泡、晶體聚集物等。

不過(guò)，也有一些細(xì)菌，比如藍(lán)藻細(xì)菌，可以在能形成有機(jī)墊子(微生物墊)的群落中生長(zhǎng)。隨著礦物質(zhì)和沙粒的沉積，最終會(huì)出現(xiàn)一種叫做疊層石的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。“所以疊層石讓我們對(duì)地球上最早的生命形式有所了解。”Zuilen說(shuō)。

但由于古代疊層石總是出現(xiàn)在變質(zhì)巖石中，因此研究難度較大，所受爭(zhēng)議也頗多。

“這意味著保存疊層石的巖石已經(jīng)完全重新結(jié)晶和變形。因此，通常用于分析鑒定的各種細(xì)節(jié)，如復(fù)雜的疊片結(jié)構(gòu)(由微生物墊產(chǎn)生)、微化石等都被破壞了。我們得到的唯一東西就是疊層石的整體形狀。”Zuilen告訴記者。

但問(wèn)題是，一些生物過(guò)程可以產(chǎn)生相似的形狀。例如，溫泉和間歇泉周圍的二氧化硅沉積物也是層狀結(jié)構(gòu)(有時(shí)是圓頂結(jié)構(gòu))。

因此，人們現(xiàn)在不能僅依靠化石弄清關(guān)于生命起源的事情。“但我們沒(méi)有其他記錄，只有通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)才能理解。無(wú)論如何，我們可以用化石重建地球上最早的生命歷史。”Zuilen說(shuō)，“未來(lái)的研究可能會(huì)讓我們對(duì)形成疊層石的一級(jí)過(guò)程和二級(jí)過(guò)程有一個(gè)較為可靠的理解。”