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最古老陨石坑可能埋藏宇宙生命诞生的秘密

来源:科技日报     时间:2019-09-17 16:13:15

近日,位于澳大利亚的雅拉布巴陨石坑吸引了科学家的目光。这个源于22.29亿年前的陨石撞击坑,很有可能埋藏着宇宙生命诞生的秘密。

根据最新的陨石测定,雅拉布巴成为了地球上已经发现的近200个撞击坑中最古老的一个。更为特别的是,它的年龄恰好与地球早期的“雪球地球”时期相匹配。科学家推测这一次撞击可能使当时厚厚的冰层蒸发,释放出大量水蒸气到达平流层,造成了强大的温室效应,“解冻”地球,为生命的诞生创造“温床”。由此,科学家不禁联想,小行星撞击是否是生命的起源?我们是否可以通过这种“迹象”寻找地外生命?

化学元素:宇宙生物信息的“包裹”

对于陨石化学元素的测定让我们可以判断这次陨石撞击的时间。除此之外,某些陨石中甚至携带着一些“生命信息”,为科学家提供了一种生命诞生的全新思路。此前,就有科学家在陨石中发现了氨基酸分子的存在,这种地球生命的基础很可能指向了地外生命存在的可能性。因此,对于陨石年龄、成分的判定就变得尤为重要。

对于岩石年龄的测量,科学家一般采用同位素测年法,即利用放射性元素核衰变规律测定地质体的年龄。“当岩石和矿物中含有的放射性同位素物质形成后,与周围环境隔绝的放射性同位素(母体)不断地衰变而减少,衰变产生的稳定同位素(子体)在该物体中相应积累而增加。”中国地质大学(武汉)行星科学研究所教授肖龙在接受科技日报记者采访时表示,科学家可以通过测定这些物体中同位素母体和子体的含量,根据放射性衰变定律计算出该物体的年龄。这是因为每一种放射性同位素都具有恒定的衰变速度。

另外,各种放射性同位素的半衰期变化范围广,如一些长寿的放射性同位素铀、钍、钾等的半衰期很长,与地球年龄处于同一量级,即可用于测定地球早期的地质事件年龄,而短寿的放射性同位素如14C等可用于近代地质事件过程的测年。

位于澳大利亚西部的雅拉布巴陨石坑形成时间非常长,因此科学家选择使用撞击作用形成时含有较多U、Th和Pb的锆石矿物来定年。在实际测年时,还需要确定这些锆石是撞击作用时形成的,这样的测年结果才有意义。研究人员在撞击产物中,发现了由撞击作用产生的高温事件,导致早期形成的锆石发生了熔融和重新生长,即在早期锆石周边发育有撞击引起的生长边。“这个生长边就构成了撞击作用的计时器,然后再采用常规的U-Th-Pb法对边缘锆石进行定年,从而获得了准确的撞击时间——22.29亿年前。这一结果也证明了,这是目前地球表面已经发现的最古老的撞击坑。”肖龙说道。

时间的巧合:“雪球”可能是生命的起点

科学家研究发现,地球历史上可能出现过两次“雪球地球”事件,一次发生在24.5亿—22.2亿年前,另外一次是在距今约8亿—5.5亿年前。雅拉布巴陨石坑的定年结果,刚好与早期“雪球地球”事件快要结束的时间相当,因此部分科学家提出,这次撞击可能导致了覆盖在地球表面的大量冰雪融化,从而结束了“雪球地球”事件。

所谓“雪球地球”,就是全球冰冻现象。指的是地球表面从两极到赤道全部被结成冰,地球被冰雪覆盖,变成一个大雪球。这个概念最早是在20世纪90年代初由美国科学家约瑟夫·科什文克提出。在“雪球地球”事件发生时,由于几乎全球都被冰冻且缺氧,因此有人推断当时的地球不利于生命的生存和繁衍。

时间上如此的巧合让科学家不禁怀疑,正是此次撞击事件改变了地球对于生命的“苛刻”条件,大量冰雪消融为生命的诞生塑造了一个温暖的环境。事实上,许多陨石中包含的生命因素、陨石撞击对于星体环境、气候的影响也似乎可以从侧面证明,小行星撞击很有可能是包括地球在内的,许多天体生命诞生的起源。只不过与“雪球地球”事件一样,因为年代的久远,我们缺乏足够有效的证据来验证这一观点。对于我们研究其他天体而言,“雪球地球”恰如其他宇宙星体的缩影,很可能包含着其他星球上生命诞生的“证据”,对于此次小行星撞击与“雪球地球”结束之间相关性的研究,能够进一步帮助我们看清地外生命存在的蛛丝马迹。

对第二次“雪球地球”事件的研究相对较多,已经提出了多种假说和模型来解释这次“雪球事件”的形成和结束。有学者认为,在距今8亿年前左右,地球内部的岩浆活动导致了大规模的火山喷发,喷发的尘埃产物占据了大气层,起到了对阳光的阻挡作用,从而形成了所谓的“火山冬天”,并导致“雪球地球”的形成。相应的,“雪球地球”也随着“火山冬天”效应减弱而结束。

希望种子:星际空间的播撒与“消毒”

小行星撞击也被认为是导致“雪球地球”结束的原因之一。小行星撞击地球时会释放大量热量,导致地球表面的冰雪融化。

小行星撞击与地球解冻的关系虽然在理论上很容易理解,但是要去科学证明二者的关系,还需要大量的研究。在肖龙看来,澳大利亚雅拉布巴陨石坑的形成,尽管在时间上与第一次“雪球地球”事件的结束时间较为吻合,但目前还不能确定二者之间的因果关系。这次撞击事件毕竟不是很大(撞击坑的直径为70公里),导致撞击点附近局部的解冻是完全可能的,但能否导致全球性的解冻,是值得商榷的。如果要进一步检验二者的因果关系,除了事实证据外,还需要通过数值模拟和理论计算等方法,来探讨其可能性。

小行星撞击地球是“常事”。一般我们想到的结果都是对地球造成灾害性影响。实际上,小行星撞击地球,也会对地球环境、资源富集以及生命的形成与演化起到积极的作用。

假设从解冻“雪球地球”的角度来看,小行星撞击地球会导致冰雪融化,环境温度升高,有利于生命的生存和繁衍。如果追溯到地球生命起源的话,小行星撞击给地球带来生命之源,也是可能的。

众所周知,我们至今还无法准确地回答地球生命是如何产生的,也就是说,我们并不能确定地球生命的来源。作为生命起源的假说之一,“泛种论”认为,宇宙空间布满了形成生命希望的种子,这些种子会通过天体之间的撞击,在星际空间传播,然后在合适的环境下不断演化和进化。当然,这还是一种假说。科学家曾对一块火星陨石进行研究,发现了疑似生物化石的结构,一度被认为是找到了火星生命的迹象,但后来也不断传出质疑的声音。

同样的道理,地球上的生命也有可能会被带到其他天体上。科学家已经在月球上找到了来自地球的陨石,其他相邻天体上自然也不能排除这种可能。这些来自地球的“礼物”可能就带着地球的生命。但是,由于撞击作用的能量非常巨大,撞击到其他天体表面时的高温事件,会对“礼物”进行“消毒”,因此表层的生命是难以得到保存的,但不能排除内部仍然保留有生命信号,并且在合适的条件下复活。这些都是天体生物学家研究的内容。

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