研究發(fā)現(xiàn)，地球上出現(xiàn)的淡水和生命的關(guān)鍵條件比想象的要早5億年 _地球

顯微鏡下的鋯石晶體。圖片來源：Hugo Olierook/科廷大學(xué)
據(jù)對話（Hugo Olierook和Hamed Gamaleldien）：地球上的生命需要兩種成分：旱地和（淡水）。嚴(yán)格來說，水不一定是淡水，但淡水只能出現(xiàn)在旱地上。
只有滿足這兩個條件，你才能將生命的組成部分，氨基酸和核酸轉(zhuǎn)化為有形的細(xì)菌生命，這預(yù)示著進(jìn)化周期的開始。
在我們破碎的巖石記錄中，地球上最古老的生命有35億年的歷史，一些化學(xué)數(shù)據(jù)顯示，它甚至可能有38億年的年齡。科學(xué)家們假設(shè)生命可能更古老，但我們沒有記錄表明情況確實如此。
我們發(fā)表在《自然地球科學(xué)》上的新研究首次提供了40億年前地球上淡水和旱地的證據(jù) 。了解生命的搖籃——水和土地——何時首次出現(xiàn)在地球上，最終為我們的起源提供了線索。
水和土地：生命的本質(zhì)
想象一下，你步入了一臺時間機器，回到了40億年前。當(dāng)表盤呼嘯而停時，你向外看，周圍是一片汪洋大海。不是你所知道的藍(lán)色，而是褐色，含有鐵和其他溶解的礦物質(zhì) 。你抬頭仰望天空，天空是深橙色的，伴隨著二氧化碳的煙霧和流星的定期閃光。無法住院。
這就是科學(xué)家們認(rèn)為的40億年前地球的樣子。但它做到了嗎？
正如你放棄了對生活的所有希望，你在地平線上看到了它：土地。把時間機器踢進(jìn)旅行模式，你飛到這片廣闊的巖石上，然后著陸。
你很快就會意識到你已經(jīng)登上了一座火山島，火山熔巖從它的側(cè)面噴涌而出。但你也會感覺到雨點落在你的鼻子上，你會發(fā)現(xiàn)火山底部的小水池里積水。小心地把你的手杯起來嘗一嘗……它很新鮮。至少在40億年前，第一次證明地球上有淡水。
淡水和露出水面的土地齊頭并進(jìn) 。如果所有的陸地都在水下，那么你只能擁有咸的海水。這是因為咸水想侵占土地，這種現(xiàn)象被稱為海水入侵。
所以，如果你能找到淡水，你就必須有旱地——而且面積相當(dāng)大。
我們怎么知道早期地球上有淡水和陸地？
淡水與海水大不相同。很明顯，你可能會說，但如果你不能真正回到時光機中，你怎么知道地球上是一個還是兩個都存在？
答案就在巖石記錄和保存在時間膠囊中的化學(xué)信號中。地球的年齡略高于45億年，而科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石的年齡僅略高于40億年。
為了真正了解我們的星球在其最初的5億年中，我們必須研究曾經(jīng)來自較老巖石并最終沉積在較年輕巖石中的晶體。
與巖石不同，保存最古老的晶體可以追溯到44億年前。這些超級古老的水晶大部分來自地球上的一個地方：西澳大利亞中西部的杰克山。
這正是我們要去的地方。我們對一種名為鋯石的礦物的一千多個晶體進(jìn)行了年代測定，鋯石以其對風(fēng)化和蝕變的極端抵抗力而聞名。
這一點非常重要，因為在數(shù)十億年的時間里，當(dāng)晶體首次形成時，許多后期過程可以消除主要的化學(xué)信號。大多數(shù)其他類型的礦物都更容易改變，這一過程會抹去它們最初的化學(xué)成分，不會為我們提供了解地球深處過去的線索。
真正古老的谷物
我們的工作表明，我們分析的所有晶體中，約有10%的年齡超過40億年。這可能看起來很?。?xùn)V瀾縉淥胤較啾齲?這是一個巨大的超古老谷物數(shù)量。
為了弄清楚這些顆粒是否有淡水的記錄，我們在這些測年鋯石顆粒上使用了微小的離子束來測量較重和較輕的氧氣的比例。這個比率被稱為氧同位素比率，被認(rèn)為在海水中隨著時間的推移幾乎是恒定的，但在淡水中要輕得多。
顯而易見， 40億年前的鋯石晶體中有一小部分具有非常輕的特征，只能由淡水和巖石的相互作用形成。
鋯石具有極強的抗蝕性。為了讓Jack Hills的鋯石獲得這種輕氧特征，被淡水蝕變的巖石必須融化，然后再固化，才能將輕氧同位素特征賦予我們的鋯石。
因此，淡水必須在40億年前存在于地球上。
生命是否也在地球歷史上這么早就開始了，這是一個我們還不能完全確定的問題。但我們至少在40億年前的某個時候發(fā)現(xiàn)了地球上生命搖籃的證據(jù)，這在我們星球45億年歷史的早期。