一块巨大的太空岩石，估计有四座珠穆朗玛峰那么大，在 30 多亿年前撞击地球。根据新的研究，这种撞击可能对地球上最早的生命形式产生意想不到的有益。
通常，当一块大型太空岩石撞向地球时，其撞击会带来灾难性的破坏，就像 6600 万年前恐龙的灭绝一样，当时一颗大约10 公里的小行星在现在的墨西哥尤卡坦半岛海岸坠毁。
但哈佛大学地球与行星科学助理教授纳贾·德拉邦 （Nadja Drabon） 表示，当 S2 陨石的质量估计是引发恐龙灭绝的 Chicxulub 小行星的质量的 50 到 200 倍时，地球还很年轻，而且是一个非常不同的地方。
她还是周一发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）杂志上的一项新研究的主要作者，该研究描述了 S2 的影响及其后果。
“还没有形成复杂的生命，只有单细胞生命以细菌和古细菌的形式存在，”德拉邦在一封电子邮件中写道，“海洋可能包含一些生命，但没有今天那么多，部分原因是缺乏营养。有些人甚至将太古宙海洋描述为“生物沙漠”。
太古宙地球是一个水世界，几乎没有突出的岛屿。那将是一个奇怪的景象，因为海洋可能来自富含铁的深水区，颜色是绿色的。
德拉邦说，当 S2 陨石撞击时，全球混乱接踵而至——但撞击也激起了可能丰富细菌生命的成分。这些新发现可能会改变科学家们理解地球及其新兴生命在地球形成后不久如何应对太空岩石轰炸的方式。
在地球历史的早期，太空岩石经常撞击这颗年轻的行星。据研究作者称，据估计，直径超过 10 公里的“巨型撞击体”至少每 1500 万年撞击一次地球，这意味着至少有 16 颗巨型陨石在太古宙时期撞击地球，持续时间从 40 亿年前持续到 25 亿年前。
但这些影响事件的后果尚不清楚。鉴于地球不断变化的地质结构，巨大的火山口被火山活动和构造板块的运动所覆盖，因此很难找到数百万年前发生的事情的证据。
德拉邦是一位早期地球地质学家，他对了解第一批大陆形成之前的地球情况以及猛烈的陨石撞击如何影响生命进化很感兴趣。
“这些影响一定对地球上生命的起源和进化产生了重大影响。但究竟如何仍然是一个谜，“德拉邦说，“在我的研究中，我想检查巨大的撞击如何影响早期生命的实际确凿证据——请原谅双关语。”
德拉邦和她的同事进行了实地考察，在南非 Barberton Makhonjwa 山脉的岩石中寻找线索。在那里，可以在岩石中找到发生在 36 亿至 32 亿年前的八次撞击事件的地质证据，并通过称为小球的微小陨石撞击颗粒进行追踪。
当大型陨石撞击地球时，会出现这种小而圆的颗粒，可以是玻璃状或结晶状的，它们在岩石中形成沉积层，称为球状层。该团队在南非收集了一系列样本，并分析了岩石的成分和地球化学成分。
“我们的一天通常从长途跋涉到山区到达我们的采样地点开始，”德拉邦说，“有时我们很幸运，因为土路让我们更接近。在现场，我们非常详细地研究了撞击事件层上岩石的结构，并使用大锤提取样本，以便以后在实验室中进行分析。”
紧密夹层的岩石层保留了矿物时间线，使研究人员能够重建 S2 陨石撞击时发生的情况。
S2 陨石撞击地球时的直径在37 到 58 公里之间。德拉邦说，效果迅速而猛烈。“想象一下自己站在科德角海岸的浅水架上，这是一个低能耗的环境，没有强流。然后突然之间，一场巨大的海啸席卷而来，撕裂了海底。”
海啸席卷全球，撞击产生的热量如此强烈，以至于它从海洋的表层蒸发了。德拉邦说，当海洋沸腾和蒸发时，它们会形成盐分，就像撞击后直接在岩石中观察到的盐分一样。
撞击后注入大气中的尘埃在数小时内使天空变暗，即使在地球的另一侧也是如此。大气层升温，厚厚的尘埃云阻止了微生物将阳光转化为能量。任何陆地或浅水区的生命都会立即感受到不利影响，并且这些影响会持续几年到几十年。
最终，雨水会带回海洋的表层，尘埃落定。
但深海环境是另一回事。海啸搅动了铁等元素并将它们带到了地表。与此同时，侵蚀有助于将沿海碎片冲入大海并从陨石中释放出磷。实验室分析显示，在撞击后立即以铁和磷为食的单细胞生物的存在激增。
德拉邦说，生活迅速恢复，然后蓬勃发展。“在撞击之前，由于浅水中缺乏营养物质和铁等电子供体，海洋中有一些生命，但并不多，”她说，这种影响在全球范围内释放了磷等必需营养物质。
一位学生恰当地将这种影响称为“肥料炸弹”。
总的来说，这对地球上早期生命的进化来说是个非常好的消息，因为在生命进化的早期阶段，撞击会比现在更频繁。
德拉邦说，S2 和 Chicxulub 小行星撞击产生了不同的后果，因为太空岩石各自的大小以及行星撞击时所处的阶段。
Chicxulub 撞击器撞击了地球上的一个碳酸盐平台，将硫释放到大气中。排放物形成气溶胶，导致表面温度急剧、极端下降。
德拉邦说，虽然这两种撞击都导致了大量死亡，但一旦海洋重新填满并且尘埃落定，浅水区中顽强的、依赖阳光的微生物将在 S2 撞击后迅速恢复。
“S2 撞击期间的生活要简单得多，”她说，“考虑早上刷牙：你可能会消除 99.9% 的细菌，但到了晚上，它们又回来了。”
麻省理工学院 （Massachusetts Institute of Technology） 地球与行星科学教授 Robert R. Shrock 对论文中对球体层的地质观察很感兴趣，他认为这使研究人员能够像天文学家研究火星等行星表面一样探索地球的古老撞击记录。Weiss 没有参与这项研究。
“今天地球上保存的撞击坑的大小与这里研究的岩石的推断大小相近，”Weiss 说，当然，我们的记录的特别之处在于，无论多么零碎和不完整，它都是我们目前唯一可以详细研究的记录，可以告诉我们撞击对生命早期进化的影响。
同样令人印象深刻的是，尽管这些观测结果非常局限（南非一个小地区的露头），但我们可以开始了解这些巨大撞击事件的全球性质。
Barberton Makhonjwa 山脉的岩石为 Drabon 和她的同事们开辟了一条全新的地球撞击历史研究路线。
“我们的目标是确定这些环境变化和生物反应在地球早期历史上的其他撞击事件之后有多普遍，”她说，“由于每种影响的影响取决于各种因素，因此我们想评估这种对生活的积极和消极影响发生的频率。”
热门跟贴