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← 这块古老的岩石正在改变生命起源理论

地球生命究竟从何时何地起源?长期以来,科学家一直认为生命是 30 亿年前在海洋中出现的——直到天体生物学家塔拉·德约基奇(Tara Djokic)和她的团队在澳大利亚西部沙漠中的意外发现。来了解一下热火山池附近发现的古老岩石如何改变我们对生命起源之谜的理解。

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Showing Revision 9 created 12/07/2019 by Yolanda Zhang.

  1. 地球的寿命有46亿年,
  2. 但人类的寿命还不到100年。
  3. 那我们为什么要关心地球历史呢,
  4. 它那么遥远,好像
    与我们的生活完全无关。
  5. 就我们所知,
  6. 在太阳系里,只有地球
  7. 拥有灿烂的生命,
  8. 也只有地球能提供
    让人类存活的环境。
  9. 为什么偏偏是地球?

  10. 我们知道地球是独一无二的,
    它有板块构造、
  11. 表面有液体水、
  12. 还有富含氧气的大气层。
  13. 但并不是一直这样,
  14. 因为古岩石记录了地球演化过程中
  15. 的每个关键时刻。
  16. 观察古岩石的最佳去处之一,
  17. 是澳大利亚西部的皮尔布拉。
  18. 这里的岩石存在了 35 亿年之久,
  19. 其中藏着地球上
    最早期生命的证据。
  20. 通常,说起古生命时,

  21. 我们想到的是剑龙,
  22. 或者一种鱼爬到了陆地上。
  23. 但我说的古生命,
  24. 是简单微生物,比如细菌。
  25. 它们的化石通常是层叠的岩石结构,
  26. 称为叠层石。
  27. 地球出现生命的前 30 亿年里,
  28. 化石记录中几乎只能见到
    这种简单的生命形式。
  29. 在化石记录中寻找人类的踪迹,
  30. 只能追踪到几万年前。
  31. 从化石记录中我们了解到,
  32. 细菌生命开始得很早,
  33. 大约 35 至 40 亿年前就存在了。
  34. 而比这个时间更久的岩石,
  35. 要么被破坏了,
    要么随板块运动过度变形。
  36. 所以遗留下来一个
    待解决的难题就是,
  37. 地球上的生命到底是
    什么时间开始的。
  38. 回到皮尔布拉的古火山地貌。
  39. 我当时完全不知道,我们在这里
    的研究会给生命起源之谜
  40. 提供另一个线索。
  41. 那是我第一次到这里实地考察,

  42. 在整整一周的地图绘制项目
    快要结束时,
  43. 我发现了一件不寻常的东西。
  44. 这一堆纹路横生的石头,
  45. 其实是叠层石。
  46. 在这一堆的中间,是一块
    小小的罕见的岩石,
  47. 像小孩的手那么大。
  48. 我们花了六个月才得以
    在显微镜下观察它,
  49. 当时我的一位老师,
    马尔科姆·沃尔特,
  50. 提出这石头像硅华。
  51. 硅华是一种岩石类型,它的形成地
  52. 只在热泉池里面和边缘周围。
  53. 为了让各位理解硅华的重要,

  54. 我要带大家回到十九世纪。
  55. 1871年,查尔斯·达尔文在信中
  56. 对他的朋友约瑟夫·虎克说:
  57. “如果生命是在一些
    温暖的小池塘里诞生呢——
  58. 池塘里有各种化学物质,
  59. 已准备好进行更复杂的进化呢?”
  60. 我们知道这些温暖
    的小池塘指的是“温泉”。

  61. 在这类环境中,有热水,
  62. 从底下的岩石里溶解出矿物质。
  63. 这种液体与有机化合物混合,
  64. 形成了某种化学环境,
  65. 而研究人员已证明这种化学环境
    可以产生简单的细胞结构,
  66. 这种细胞结构就是
    迈向生命起源的第一步。
  67. 但达尔文写出这封信
    之后的一百年,

  68. 海洋里发现了
    深海热液喷口,即热泉。
  69. 这些也是化学环境。
  70. 这一个位于太平洋海平面以下
  71. 1100 米的汤加火山弧。
  72. 从这些烟囱一样的结构里
    飘出的“黑烟”,
  73. 也是富含矿物质的液体,
  74. 是细菌的食物来源。
  75. 自从发现了这些深海热泉,
  76. 生命起源地的说法就聚焦在海洋。
  77. 这是很合理的:
  78. 深海热泉在古岩石记录中很常见,
  79. 通常认为地球早期
    整体被海洋覆盖,
  80. 陆地表面极少。
  81. 所以,地球最初拥有大量深海热泉,
  82. 与之非常符合的情况是
  83. 生命在海洋里起源。
  84. 但是——

  85. 我们在皮尔巴拉的研究给出了
  86. 另一种视角和证据。
  87. 三年后,我们终于能证明,实际上,
  88. 这块小石头就是硅华。
  89. 这个结论说明,
    不仅皮尔巴拉有 35 亿年历史
  90. 的火山里有温泉,
  91. 而且意味着,在地球的地质记录中,
  92. 生命在陆地的热泉中存活的证据,
  93. 向前推了 30 亿年。
  94. 所以,从地质角度来看,
  95. 达尔文说的小池塘
    是合理的生命起源地。
  96. 当然,地球生命起源
    的方式仍有待探讨,

  97. 也许可以永远争论下去。
  98. 但有一点很清楚,
    生命已经蓬勃发展起来;
  99. 它变得多样了,
  100. 还越来越复杂。
  101. 最终,到达了人类的时代,
  102. 人类这个物种开始质疑自身的存在,
  103. 也质疑外星球生命的存在:
  104. 有宇宙联盟要与我们联系吗,
  105. 还是宇宙只有人类孤单存在?
  106. 关于这个问题的线索
    再次出现在古岩石记录中。

  107. 大约 25 亿年前,
  108. 有证据表明,
    细菌已经开始产生氧气,
  109. 有点像现在的植物产生氧气。
  110. 地质学家把随后的那段时期
  111. 称为“大氧化事件”。
  112. 这一推测是从称为
    带状铁形成区的岩石里得出的,
  113. 这种层层堆叠的岩石大多几百米厚,
  114. 位于澳大利亚西部,
  115. 在横穿卡瑞吉尼国家公园的
  116. 峡谷里可以看到。
  117. 游离氧的到来让我们的星球
    发生了两个重大变化。
  118. 首先,氧气让复杂生命得以进化。

  119. 生命需要氧气来变大、变复杂。
  120. 氧气还制造了臭氧层,
    它保护现代生命
  121. 不受阳光中波紫外线辐射的伤害。
  122. 讽刺的是,微生物
    艰难进化成复杂生命,
  123. 在这颗星球上耗费了
  124. 30 亿年的时光。
  125. 今天,我们人类把变成化石的
    复杂生命挖出来,
  126. 把它们当燃料烧掉。
  127. 这种行为会释放出
    大量二氧化碳到大气,
  128. 就像我们的微生物祖先一样,
  129. 我们已经开始让这颗星球
    发生了重大变化。
  130. 这些改变的结果包括全球变暖。
  131. 不幸的是,这个讽刺
    会指向人类的终结。

  132. 也许我们联系不到外星生物、
  133. 联系不到外星智慧生物的原因,
  134. 是一旦智慧生物进化了,
  135. 就会很快自取灭亡。
  136. 如果岩石能说话,

  137. 我感觉它们会说:
  138. 地球上的生命是宝贵的。
  139. 它的诞生用了大约 40 亿年,
  140. 经历了生命与地球之间
  141. 精细复杂的共同进化,
  142. 而人类只在这 40 亿年
    的最后一瞬间存在过。
  143. 这些信息可以为你
    提供指引或预测——
  144. 或者说是解释,为什么
    银河系的地球如此孤单。
  145. 但是,通过这些信息多想想吧,
  146. 在这个我们称为家园的星球上,
  147. 人类要留下些什么。
  148. 谢谢你们。

  149. (掌声)