小行星撞擊地球過程中產生的熔融玻璃實際可以保存遠古生物痕跡 _細胞

電子顯微鏡圖像顯示在“撞擊琥珀”中的細胞狀結構。中間的圖像展示這些細胞結構經歷數百萬年的時間之后出現了撕裂和降解，圖像摘自論文：Shultz, P. et al 2014

電子顯微鏡3D掃描圖像，顯示其中保存的葉片。圖像摘自論文：Shultz, P. et al，2014
（）據新浪科技（晨風）：美國《連線》雜志網站報道，當一顆小行星撞擊地球，它基本上會摧毀一路上遇到的所有東西。但最新的研究顯示這種劇烈的撞擊過程中產生的熔融玻璃實際上可以幫助將生命的跡象保存數百萬年之久。這就為科學家們保留了珍貴的資料，得以一窺撞擊發生前后的生物狀況。
在阿根廷的一處現場，科學家們發現在一些隕星撞擊產生的熔融玻璃中存在一些內含的植物殘骸。由于這一熔融玻璃體中包含著撞擊發生之前當地的植物樣本——就有點像是琥珀中很多時候會困住古代的昆蟲一樣，因此科學家們將其稱作“撞擊琥珀” 。與此同時，另一個小組在德國一個隕坑內發現的撞擊熔融玻璃內部發現一些奇特的管狀物。這是在隕星撞擊發生之后依靠殘余熱量生存的微生物系統留下的痕跡。這兩項成果將幫助我們在其他星球上搜尋生命的努力。
有關的研究結果已經以兩篇論文的形式發表在4月15日出版的《地質學》雜志上。在阿根廷，科學家們對發生在6000年至920萬年前的7處隕坑中的熔融玻璃進行了考察。其中一篇論文的合著者，美國布朗大學行星科學家皮特·舒爾茨(Peter Schultz)表示：“我們仔細觀察這些玻璃的內含物，其中有些看上去像是劃痕，而另外一些則像是嫩枝。”
【小行星撞擊地球過程中產生的熔融玻璃實際可以保存遠古生物痕跡】盡管他們此前認為這種痕跡可能是某種新的晶體，但舒爾茨和他的同事們后來成功地在其中鑒定出長達1英寸(約合2.54厘米)的生物結構，包括葉脈，纖維以及其它與今天的植物蒲葦很相似的特征。當使用掃描電鏡進行更加仔細的觀察時，他們看到了保存的細胞，而加上光譜儀之后，他們分辨出了多環芳香烴(PAHs)，它們可能曾經構成了植物葉綠素或是其他有機大分子的一部分。
當一顆隕星撞擊地面，其產生的瞬間高溫可達數千攝氏度，造成巖石熔化，蒸發并殺死任何生命。為了搞清楚這樣的高溫下生物結構如何有可能得以保存，研究組取了部分蒲葦的樣品并將其與粉末樣的撞擊玻璃混合。他們發現如何這一混合體被在極短的時間內升溫至2700華氏度(約合1482攝氏度)以上，則這些植物樣品將可以被保留。實驗證明，植物最外層的水分能夠在快速升溫的過程中成功地吸收掉大部分的熱量，從而保護期內部的結構不受到過多的傷害。
當時發生隕星撞擊的阿根廷境內這一地點可能也出現了類似的機制。當地的很大一部分區域分布著黃土，這是層狀的風成堆積物。舒爾茨利用美國宇航局的撞擊實驗裝置向沙盤發射小球，從而尋找這種撞擊琥珀的可能形成機制。由于黃土易于升溫，其容易形成可以保存生物結構的撞擊熔融玻璃。熔融狀態的玻璃體也會在撞擊發生時四處飛濺，用舒爾茨的話說就像“一個大糖漿球” 。這些熔體球體將在塵埃遍布的平原上滾動，從而進一步采集并保存植物材料。
除了保存撞擊發生前的一些物質之外，似乎在撞擊發生之后的一段短時期內還能孕育一些奇特的生命形式。在德國境內一個距今大約1450萬年的隕擊坑中，另一個小組發現了由微生物形成的結構，它們生活在接近沸騰的水中，并以玻璃為食。
當對在德國出土的撞擊玻璃進行仔細觀察時，科學家們注意到整個結構其中存在一些彎彎曲曲貫穿整個結構的管狀物。盡管此前一直將其認為是某種奇特的晶體，但它們卻顯示出很多與晶體不符的性質。
加拿大西安大略大學的天體生物學家，另一篇發表在《地質學》雜志上論文的合著者哈雷·薩普斯(Haley Sapers)表示：“它們中的很多擁有分節結構，形成美麗的卷曲，還有分叉，并且它們互相之間似乎都在避開對方。”
薩普斯和她的同事們使用掃描電子顯微鏡進行觀察，發現這些管路是空心的，并且看上去似乎具有相同的形態。他們同時還在這一結構中發現了高濃度的有機碳，并在它們的外部觀察到微量的有機物。他們據此推斷認為這些管狀物是由微小的細菌形成的，這些細菌生活在隕星撞擊事件之后的環境中。在一些位于洋底的古老玻璃質中同樣存在類似的現象。
薩普斯表示：“這基本上是微生物痕跡。這是微生物在撞擊熔融玻璃質中穿行形成的。”
研究組認為，在撞擊事件發生之后，整個地區的生物都被滅絕。但殘留的余熱讓該地區的溫度得以保持在150華氏度(約合65攝氏度)左右，并且持續了大約1萬年。這些撞擊熔融玻璃顯示其曾經在水下存在一段較長的時間，表明當時的這一隕坑曾經發育廣泛的溫泉系統，就像今天的美國黃石公園地區。盡管大部分生物都無法忍受這樣的極端高溫，但有些微生物可能會在這一區域生存，并以玻璃為食。
這兩項發現讓科學家們有了一個意想不到的地方來開展對古代生命的研究：即遠古時期的隕石坑底部。研究組認為這兩項結果都將對在其他星球上搜尋生命的努力，如我們對火星的探索。這顆紅色星球上同時存在隕擊坑以及與黃土類似的物質，撞擊事件將可以形成熔融玻璃。這類玻璃從未成為搜尋火星潛在生命化石的目標，但這項最新的研究結果指出，我們或許應該在這方面更加加以重視。
盡管此次開展的研究在時間尺度上只不過是數千萬年的量級，這對于整個地球歷史而言無異于一瞬。但正如加拿大航天局行星科學家理查德·理維爾(Richard Leveille)所說的那樣：“可以想見，在火星上那些遠古的巖石會保存的比在地球上更好。”理維爾本人并未參與這兩項研究，但他是美國宇航局好奇號火星車的項目科學家。
相比地球，火星缺乏板塊運動，這就意味著其地表的古老巖石可能并未像地球那樣被循環進入地下而消亡。這些古老的巖層可能仍然保留在火星地表或接近地表的區域。有一天火星車可能會采集到這里的撞擊熔融玻璃并對其進行分析。但要想在火星上證實這些分析結果將會是一項巨大的挑戰。
即便是目前在火星上工作的最強大的設備——好奇號火星車也仍然缺乏本次兩篇論文中所提及的在玻璃質中分析可能存在的微體生物或植物的能力。要想達成這樣的目的，人類或許將不得不實施昂貴而復雜的火星取樣返回任務。