本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
尋找地球上最早生命的線索是一項棘手的任務。古代行星地殼的遺存非常稀少，已回收的最古老岩石塊的年齡約為38億年。更棘手的是，在最初的十億年裡，生命似乎只由微小的單細胞生物組成——只留下極少的地球化學或化石遺蹟。
然而，更古老的地球物理樣本確實存在——以在一些最古老岩石中發現的微小鋯石（矽酸鋯）晶體的形式存在。一些非常堅硬的晶粒已被測定年齡約為44億年，透過分析它們所含的鈾、釷和鉛。鋯石中氧的同位素比率也表明，至少其中一些晶粒與水圈發生過相互作用——這是在非常年輕的地球上存在液態水的證據。
現在，一項新的研究，由Bell 等人在《美國國家科學院院刊》上報道，他們篩選了超過 10,000 個微小的鋯石晶體，以尋找早期生命的跡象。總共發現了 656 個鋯石含有黑色斑點或內含物。其中 79 個鋯石經過更詳細的分析，一個 41 億年前的鋯石被發現含有兩個微小的石墨碎片——純碳。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮支援我們屢獲殊榮的新聞報道，方式是 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事能夠擁有未來。
41 億年前鋯石晶體中的碳內含物（圖片來源：斯坦福大學/加州大學洛杉磯分校）
至關重要的是，當研究人員測量這些石墨內含物的碳同位素比率時，他們發現，與碳 13 相比，較輕的碳 12 同位素的丰度顯著增加。這種同位素偏差通常被認為是生物過程的“確鑿證據”——生物過程傾向於優先隔離較輕的同位素。事實上，在這個 41 億年前的石墨中看到的 13C/12C 比率與地球岩石記錄中的乾酪根沉積物以及活微生物中的比率幾乎完全一致。
初步結論是，這些碳斑點可能是 41 億年前從生物來源融入到正在形成的鋯石中的。
如果進一步的研究支援這種解釋，那將是一個驚人的結果——表明生命在地球完成其大部分劇烈的形成過程後僅 4 億年就已存在。
但這現在與普遍接受的關於 38 億至 41 億年前地球和太陽系發生的事情的圖景正面衝突。來自月球隕石坑和阿波羅任務帶回的岩石的證據，以及來自隕石成分的資料表明，在此期間，內行星正在經歷現在被稱為後期重轟炸的時期。
人們認為這是一個月球以及由此推斷地球遭受強烈小行星撞擊的時期。事實上，它也被視為地球地殼最終修飾的關鍵部分，添加了“後期地幔”。這場轟炸的原因被假設為由於外層巨行星的動力學重構而造成的物質的字面意義上的散落（或墜落）。
理解這種重構本身就是一個完整的研究領域，但本質上，這種動力學活動也可以幫助解釋柯伊伯帶天體的當前分佈以及我們太陽系外圍世界的軌道排列。
問題是地球遭受的轟炸將是劇烈的，一些估計表明，有超過 20,000 次撞擊事件能夠形成大於 20 公里寬的隕石坑，並且有幾次撞擊產生了 5,000 公里寬的隕石坑。換句話說，在約 3 億年的時間裡，幾乎每 100 年就會發生一次糟糕的大事件。
這可能會使地球環境成為生命非常艱難的地方。因此，在這次轟炸之前和之後立即發現地球上存在生命的證據，提出了一些非常大的問題。
這次轟炸真的發生在我們認為的時間嗎？還是發生在最早的生命之前？
地球上的生命能否在行星被撞擊的 3 億年中倖存下來？
或者，生命是否一直在重新開始——重新起源——貫穿整個時期，直到最終地球停止扼殺它？
我們還沒有這些問題的答案，但這些古老鋯石晶體內部的微小碳斑點可能被證明是我們努力理解生命與其宇宙搖籃之間的密切關係的關鍵發現。