南非发现地球最古老陆地生态系统

南非巴伯顿·玛空瓦山脉的钻探作业提取出了32亿年前的地核，其中包含了地球上最早的一些陆地生物。图片来源：CHRISTOPH HEUBECK

巴伯顿·玛空瓦山脉曾是南非淘金热的发源地，然而科学家日前却在这里发现了比任何贵重金属都更有科学价值的东西：位于32亿年岩层中的地球首个陆地生态系统。

在路堑和矿井中，科学家已经看到了覆盖在古代河流、海滩和河口上的粘滑微生物的化石残留物。现在，科学家正在第一次钻入地表，获取可能是地球上最早的产氧微生物的新鲜样本。据悉，该项目为耗资200万美元的巴伯顿太古代地表环境（BASE）项目，计划在下个月完成第8个、也是最后一个岩芯的钻探。

未参与该项目的美国麻省理工学院地质学家Tanja Bosak表示，尽管在南非和澳大利亚，可能还有格陵兰岛，这些曾经是海洋沉积物的地方发现了更古老的生命迹象，但没有其他地方能如此令人信服地记录陆地上的原始生命。这涵盖了地球历史上一个鲜为人知的时期。

这个名为Moodies Group的岩层形成时，地球的大气层富含甲烷和二氧化碳，但几乎没有氧气。那时太阳非常年轻而暗淡，地球板块构造刚刚开始，像Moodies Group这样的火山群岛布满了海水。BASE项目领导者、德国耶拿大学沉积地质学家Christoph Heubeck表示，火山周围的海滩是生命进化和传播的理想空间。

研究小组已经从Moodies Group地表以下200米的沉积物中提取出富含黏液化石的岩芯。其他在海洋和地下沉积物中发现的Moodies Group古微生物化石，可能以硫酸盐为食，或者利用原始的光合作用以铁为食。但是，这些代谢途径在阳光普照的浅水中无法很好地工作。

Heubeck认为，这些微生物是蓝藻的早期祖先。大约8亿年后，蓝藻在所谓的大氧化事件中向大气注入了大量氧气。“氧气的产生似乎是地球历史早期创造的过程。”

这是一个有争议的说法。一些研究人员认为，如果产生氧气的光合作用进化得这么早，那么大氧化事件就会紧随其后。但早期“氧气绿洲”存在的证据越来越多，地球化学家发现了早在大氧化事件之前就存在的矿藏，它们需要氧气才能形成。英国布里斯托尔大学古生物学家Patricia Sanchez-Baracaldo认为，对蓝藻的遗传分析表明，它们在陆地上进化的时间与Moodies Group大致相同，这与Moodies Group中的古微生物是蓝藻早期祖先的想法一致。

Heubeck团队希望岩芯中新鲜的、未被改变的微生物垫可以提供决定性的证据，而之前暴露的样本中缺少产生氧气的地球化学痕迹。相关搜寻工作将于今年晚些时候正式开始，届时研究小组将在德国对其中一半的岩芯进行仔细研究，另一半岩芯将在南非存档。

值得一提的是，这些岩芯还可能包含其他科学宝藏。

2010年，比利时列日大学天体生物学家Emmanuelle Javaux在Moodies Group一个金矿中提取的泥岩里，发现了直径达300微米的球形微生物化石，一些人认为这种巨型微生物是世界上最古老的真核生物，已经存在了10亿年，但这一说法难以证实。Javaux希望BASE岩芯能够以更好的条件捕捉到同样的化石。

基底岩芯也可能包含古代地貌气候的线索，可以捕捉到大气成分的指标。海上页岩可能记录了岛屿的火山玄武岩是如何被侵蚀的，这暗示着古代的温度。其他的岩石样本还可以捕捉到由古代潮汐组合而成的泥沙层的交织图案。

此外岩芯还应该包含雷击的记录，雷击产生的强磁场可以印在岩石上。闪电可能为古老的生态系统提供了一种关键的营养物质，可以分解大气中氮的坚固分子键，使原子形成生命赖以生存的化合物。