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研究表明這些35億年前的岩石沒有生命跡象(Credit: Saul Shepstein, Author provided)
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（作者：Birger Rasmussen and Janet Muhling, The Conversation）：西澳大利亞的皮爾巴拉地區是最古老的幸存地殼之一的所在地，自大約35億年前創建以來，該地區的地質狀況一直未變。
一些最古老的生命跡象在這裏被發現，在大理石酒吧鎮以西的北極地區，由稱為燧石的細粒石英組成的黑色岩石中。
所謂的“Apex chert”中的一些特征已被鑒定為微生物的化石殘骸，很像今天仍然存在的細菌。然而，自從30年前發現這些特征以來，科學家們一直在爭論這些特征的真正起源。
在《科學進展》雜誌上發表的一項新研究中，我們發現燧石中發現的富含碳的化合物可能是由非生物過程產生的。這表明，所謂的“化石”不是早期生命形式的殘餘，而是化學和地質過程的產物。
有爭議的皮爾巴拉化石
1993年，美國古生物學家威廉·肖普夫（William Schopf）在34.5億年前的Apex燧石露頭中發現了富含碳的細絲。他將它們解釋為類似於藍藻的化石微生物的燒焦殘骸，藍藻是地球上第一種產氧生物，至今仍很豐富。

在皮爾巴拉發現的黑色燧石礦脈為35億年前的地球打開了一扇窗。(Credit: Birger Rasmussen)
在這些古老的岩石中存在的藍藻化石意味著，在地球大氣富含氧氣之前的10億年前，生命就已經在向空氣中輸送氧氣。
有利於生命的一個關鍵證據是有機化合物與古代化石的聯係。這是因為活細胞是由大的有機分子組成的，其中主要包括碳以及氫、氮、氧和其他元素。
2002年，英國古生物學家馬丁·布拉西爾及其團隊對肖普夫的解釋提出了質疑。他們發現，這些“化石”呈現出不同的形狀和大小，這是藍藻的特征，事實上，與微生物的生命不符。此外，他們還表明，含化石的黑色燧石不是沉積在海底的水平層，而是切割下伏岩層的傾斜礦脈。
含化石的燧石似乎是在火山活動期間的高溫下形成的。Brasier認為，這種環境對生命有害，事實上，“化石”是由岩石中的石墨雜質形成的。他們還推測，與“化石”相關的碳可能根本不是生物來源。
隨後展開了一場激烈的辯論，並一直持續至今。

在古代黑燧石中發現的這些微小結構被解釋為細菌化石。資料來源：Brasier等人。
微生物還是熱液體？
為了確定黑燧石脈中富含碳的沉積物來自何處，我們用高倍電子顯微鏡對它們進行了非常仔細的觀察。
我們發現它不是來自細菌化石。這種類似石油的物質以裂縫中的殘留物和石化液滴的形式出現，此前人們曾將其誤認為是古代化石。
黑色燧石脈中的紋理表明，它們是在富含二氧化矽和碳的熱流體穿過海底噴口下方熔岩流的裂縫時形成的，類似於現代的“黑煙”噴口。當接近海底時，熱流體滲入火山沉積物層，取而代之的是黑色燧石。
如果碳來自如此熱的流體，這支持了Apex燧石中富含碳的細絲不是化石的發現。然而，這也提出了一個新的問題。
通常，石油和天然氣等有機化合物是由藻類、細菌和植物的死亡殘骸形成的，被稱為“化石燃料”，當這些殘骸被掩埋並加熱到65℃以上時，就會產生這些化合物。化學反應會釋放出有機化合物，這些化合物可能會累積形成油氣田。

然而，北極地區的沉積物非常薄（厚度不到50米），有機分子貧乏，夾在數公裏的熔岩流之間。那麽，有機化合物是如何在這樣的環境中形成的呢？黑色燧石脈可能是水在海底噴口與熔岩接觸時形成的。資料來源：NOAA
早期地球上的海底通風口
根據火星隕石的實驗證據和研究，提出了一種可能的替代途徑。在缺乏傳統生物來源的情況下，燧石脈中的一些有機分子可能是由非生物過程形成的。
例如，當熱水在熔岩或其他火成岩中循環時，水和二氧化碳可以與礦物表麵反應形成有機化合物。類似的反應已經被提出來解釋火星隕石和地球上一些火成岩中有機分子的存在。
因此，皮爾巴拉內陸黑燧石中的碳可能是水和岩石反應產生的有機化合物的遺跡。事實上，在早期地球上，海底噴口可能產生了比生物過程更多的有機化合物，這使得很難區分真正的含碳化石和含油文物。
雖然更多的工作正在進行，但早期的研究結果表明，35億年前，生命剛剛存活下來，在一個不適宜生存的環境中掙紮著站穩腳跟。然後，世界被定期的火山噴發所破壞，火山噴發覆蓋了地球表麵的熔岩，並沐浴在沒有保護臭氧層的大氣中的強烈太陽輻射中。
再往前看，黑色的燧石為我們提供了一個沒有生命的星球的一瞥。海底噴口的水和岩石之間的反應產生了一種有機化合物混合物，可能為第一批活細胞的組裝提供了原料。