實地筆記——古老熔岩中的生命

在火成岩內部尋找微體化石

阿道夫,德國——從不萊梅大學向南驅車五小時,在午夜過後才到達這個小村莊的兩名研究人員,很高興能與酒館裡的顧客談論街對面的火山。他們圍著一張地圖,認真地聽著地質生物學家約恩·佩克曼和本傑明·艾克曼指著已滅絕的火山阿恩施泰因山,解釋說這片森林茂密的地區在 4 億年前的泥盆紀時期曾是水下。德國這些城鎮居民對洪水氾濫的土地感同身受。1914 年埃德爾湖大壩竣工後,鄰近的阿塞爾村沉入了湖底。

佩克曼和他的學生們正在研究來自泥盆紀海底玄武岩(凝固的熔岩)內部的化學化石。佩克曼在三月份首次報告了這些發現,他認為他們發現了一個以前未知的微生物生命棲息地,“一個過去存在、現在存在並且有可能自地球歷史之初就存在的棲息地,”他說。這項工作也可能有助於研究火星玄武岩中可能存在的化石。

科學家們以前也曾在岩石中尋找過生命跡象,但僅限於玄武岩表面或沉積層中。火成岩是在高溫下形成的,不被認為是理想的家園。佩克曼正試圖證明情況並非如此。
在阿恩施泰因山,曾經是水平的海底被抬升到垂直位置並多次褶皺。沿著懸崖面暴露的岩石露頭揭示了泥盆紀時期的爆發,當時熔岩噴發到海洋中,形成了枕狀玄武岩,很像今天在夏威夷基拉韋厄海岸附近水下形成的那些。海水迅速冷卻了熔岩的外部,形成了黑曜石的黑色玻璃外殼。


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佩克曼和艾克曼正在尋找這種黑暗的外殼,他們在 60 英尺高的懸崖底部沿著巨石和碎片攀爬。與多孔、輕質的浮石不同,浮石是在充滿氣體的熔岩在大氣中快速冷卻時形成的,玄武岩是緻密、沉重的物質。研究人員沒有攜帶標準的探礦鎬,而是攜帶了一把大錘。(佩克曼稍後才承認,我們的安全帽對於任何比壘球大的掉落玄武岩來說幾乎毫無用處。)經過幾次重擊,艾克曼成功地打開了一個大型樣本。在內部,岩石中充滿了微小的碳酸鹽晶體。這就像在看一個烤滿了芝麻的德國黑麵包。在黑曜石外殼的枕狀玄武岩的情況下,內部冷卻速度慢於外部,並捕獲了後來充滿海水的氣泡,從而在整個基質中形成了碳酸鹽晶體,稱為杏仁狀構造。“你不可能得到更好的保護”,佩克曼驚呼道,在杏仁狀構造中。

透過顯微鏡檢查薄片,可以發現管狀或絲狀生長物,它們從杏仁狀構造壁分支出來。這些生長物是化學化石,是假定的微生物或隱生內巖生物產生的分子,這些分子在地質時間範圍內是穩定的。佩克曼的學生之一卡塔琳娜·貝倫斯正在北大西洋科爾拜恩賽脊的新鮮玄武岩中發現類似的跡象。在泥盆紀岩石中,化學分析表明,杏仁狀構造內部的礦物質是從海水中沉澱出來的,而不是從對生命有敵意的熱液中沉澱出來的。這對於說服其他人微生物將玄武岩作為家園至關重要。

儘管其他科學家以前也曾在玻璃狀外殼中發現過微生物鑽孔,但佩克曼及其同事的工作標誌著“首次在玄武岩中的氣孔和空隙中發現了明顯的礦化微生物絲狀物”,華盛頓大學的天體生物學家羅傑·別克說。“因此,這項研究提出了一種新的微生物化石儲存方式”,這種方式可能適用於更古老的岩石,從而“為科學家提供新的工具來尋找地球早期生命的跡象”。此外,由於玄武岩在火星上很常見,因此這些技術“甚至可以應用於尋找外星化石生命”,別克評論道。

在阿恩施泰因露頭,現在有其他東西佔據了枕狀玄武岩作為家園。在檢查一個露頭時,人聲驚動了一隻大型貓頭鷹,它悄無聲息地飛走了。佩克曼認出這隻貓頭鷹是一隻雕鴞,一種瀕危物種。“我們該走了,”他說。兩隻看起來更像一團剩餘絨毛的小雞正在等待它們的母親歸來。看來,枕狀玄武岩仍在提供生態位。

注意:這個故事最初以“古老熔岩中的生命”為標題發表。

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