生命是小行星撞出来的 | |
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http://www.sina.com.cn 2003年10月13日12:50 国际先驱导报 | |
谈到小行星撞击地球,人们眼前浮现的总是这样一幅可怕景象:在它经过的路径上,任何事物都难逃毁灭命运。这当然是正确的,但是现在科学家认为,地球早期生命诞生并找到安居之地正要归功于小行星的撞击 今天,站在加拿大北极圈内的德文岛上被称为"霍顿"的陨石坑中心,极目四望,一片荒凉,很难找到动植物生存的痕迹。但在2300万年前,这 陨石是生命的天外恩赐 然而,这一切因一场巨大灾难而终结:一颗直径超过1公里的小行星或彗星撞击了这个地方。那次撞击掀起了700亿到1000亿吨的岩石,形成了宽达24公里的陨石坑。转眼之间,方圆相当于苏格兰这么大一片地区上的生命全部消失了。而撞击冲击波扩展到甚至更远的地方。 你可能因此推断,今天霍顿地区的荒凉就是那次撞击的直接后果。可是,事实恰恰与此相反:在撞击发生几千年之后,这里又充满生机。原来,撞击的能量加热了地下水,形成了水热系统,给生命力顽强的菌类和藻类提供了特别适合生长的家园。在陨石坑冷却之后,一个湖泊开始形成,沉积物不断增多。多亏了这些沉积物中的化石,它使科学家明白,是气候的逐步改变而不是小行星的撞击,使霍顿变成了今日我们所见的极地荒原。 这样的故事并不是特例。地质学家在许多陨石撞击地点周围都发现撞击后生命繁盛的迹象。无疑,陨石撞击意味着立刻毁灭,但陨石坑冷却后,它们却往往成了生命再生的理想之所。根据此逻辑,一些科学家继续推论:也许正是由于小行星的撞击,地球上最早的生命才获得了诞生与栖身的理想之所。 水热系统与陨石坑伴生 我们知道,原生生命(Archaea)代表了地球上最早的生命形式。而原生生命是喜热的,它们只有在高于60到80摄氏度的环境中才能生长。由此可知,地球早期生命一定起源并生长于被地下炽热岩石加热的池塘或水流系统中。 今天还活跃着的水热系统都是由火山引起的,但陨石坑同样能提供造就水热系统的两个重要因素:水和热量。可见,火山并不是给生命安生的唯一地方。 早在1970年,地质学家就对被陨石撞击熔化而又冷却的岩石进行了研究。出乎预料,他们没有找到期待中的矿石,找到的是泥土、碳酸盐、沸石和氧化铁--这些都是由于热水溶解原有矿物形成的。由于类似证据不断在不同陨石坑周围出现,美国新墨西哥大学的霍顿·纽瑟姆提出一个假设:陨石坑会不可避免地促使水热系统形成。 如今,科学家不仅证实了这个假设,还较细致地描绘出由陨石撞击形成的水热系统的面貌。例如,霍顿水热系统的主要热源应该是分布在该区域中心因撞击而被熔化了的深达200到300米厚的熔岩。熔岩下的地下水因为加热而沸腾,并向上涌过岩石层,熔岩像水壶盖子一样迫使水蒸气冲向陨石坑薄弱的边缘,后者也就是我们今天所见的、已经化石化的地热出口。随着陨石坑的冷却,那个地方形成一个大湖泊。 撞击余热恩泽百万年 科学家对地球上已发现的170个陨石坑中的70个做了深入研究,发现几乎每一个都存在过水热作用。如果每次对有水行星的撞击都能产生水热系统,那么,早期地球上一定曾经遍布这种系统。尽管对早期生命出现的确切时间还存在争论,但多数科学家都认为最早的生命形成于38亿年前。通过对月球陨石坑的观测可以得知,那时小行星和彗星的撞击频率是现在的15倍。那个时代被称为"地狱时代"。因此有个谜团一直困扰人们:生命为什么会在地球最艰难、最不适合居住的历史年代产生? 如果关于陨石坑导致水热系统形成的推测是对的,那么问题就迎刃而解了。尽管那个年代大毁灭时常发生,但是同时也带来了孕育生命的水热系统。我们可以推测,这些撞击产生的水热系统可能多于火山活动造成的水热系统,它们更可能是生命诞生和进化的温床。 不过,赞同这个假设的一些科学家如美国加州探索外星智能生命研究所的帕斯卡尔·李和剑桥大学英国南极勘测学会的查尔斯·科克尔等人也指出,我们不知道行星撞击产生的水热系统能存在多久,如果迅速冷却,那么它们并不利于生命的产生,而后者的进化需要几百万年。我们知道,撞击产生的热源的确比火山热源冷却得快,因为撞击的热度在地表,而火山通常在地下几千米处。更重要的是,前者体积只有几立方千米,而后者的地下热岩浆可以达到几千立方千米。 一些科学家通过计算机模型算出了爱沙尼亚一个7千米宽的科德拉陨石坑的冷却时间,确认该陨石坑的水热系统会在撞击后存在几千年。这是一个小陨石坑,对于大陨石坑而言,水热作用持续时间要长得多。加拿大地质学会的多琳·埃姆斯等人推算,安大略萨德伯里一个直径宽达250公里的陨石坑,其冷却时间可以长达100万年--这可以满足生命出现所需的时间条件。有了时间,生命还需进化出移动能力,以从冷却的陨石坑中逃出,进入一个温暖的新陨石坑。可选的途径是通过地下水或通过热泉喷涌。 去火星验证陨石水热 此外,还有其它原因使陨石坑成为早期生命的理想孕育场所。撞击使岩石上的空洞增大增多。在霍顿地区,科学家在被撞击过的岩石中发现生存有蓝藻细菌。这种"石内生物"实际上生活在岩石深处大约1毫米直径的小孔中。在没有经过撞击的岩石上就找不到这样的细菌。 你也许会问,为什么那些有机体要生活在岩石中呢?如果在加拿大北极圈内生活几周,特别是在冬季,这就不难理解了。霍顿位于极地荒漠,年降雨量只有几毫米,年平均气温只有零下11摄氏度,而且紫外线照射很强。生活在岩石中的有机体可以有个相对潮湿温暖,并且避免紫外线杀伤的环境。从地球诞生的45亿年前到最早生命出现的这段时期,撞击后的岩石空洞到处可见,而大气还没有形成臭氧层,紫外线异常强烈。 现在要找的是远古陨石坑遗址中的生命化石,但还没人能找到。如果发现生命存在于那样的水热系统中的直接证据,将是科学认识上的一个飞跃。不幸的是,任何年龄超过20亿年的陨石坑都会由于地表侵蚀和大陆板块运动的作用而消失。 不过,板块作用并没有在火星上发生,陨石坑产生水热系统这一现象并不限于地球。火星在其早期历史中同样经历了很多次撞击。无人探测器发现,在火星外壳存在冰。火星上也许遍布撞击形成的水热系统,而这些热泉和石头避难所将为生命提供最好的存活机会。在火星上找到早期生命存在的证据,也许能回答地球上生命起源这个问题。 从此以后,陨石撞击也许不会只有坏名声。(魏伟) 声明:《国际先驱导报》授权新浪网独家报道,未经许可,请勿转载。 | |