美國太空網報導,小行星和彗星撞擊可能會引發廣泛的災難,殺死全球範圍內的生命。現在一項最新研究揭示這些爆炸產生的熔化殘骸可能埋葬了曾經居住在爆炸區的生命遺體並將它們保存了上百萬年,而另一項研究暗示這些撞擊可能會創造新的棲息地。這些發現表明外星世界的撞擊隕石坑可能是尋找過去或者現在生命跡象的地點。
宇宙撞擊產生的高溫會加熱、熔化甚至蒸發幾噸重的泥土和巖石,其中某些在冷卻時會形成玻璃。美國羅得島州普羅維登斯布朗大學得撞擊地質學家彼得·舒爾茨(Peter Schultz)在過去的20多年都在研究位於阿根廷的撞擊玻璃。阿根廷東部(布宜諾斯艾利斯南部)一片面積相當於德克薩斯州的地區充滿了撞擊玻璃,後者都是由6000年至920萬年前發生的至少7次不同撞擊產生的。「隨著我們逐漸收集這些玻璃,我們可以看到裡面似乎圍困了某些葉狀的物質。」 舒爾茨說道。他的他的同事將這項發現發表在4月15日的期刊《地質學》上。
每一次撞擊都會包含行星物質。在其中兩次撞擊中——一次發生在300萬年前,一次發生在900萬年前——舒爾茨和他的同事發現了釐米大小的葉片碎片,包括例如乳突的結構。在好幾個樣本裡發現的類似葉脈結構非常類似現代蒲葦,這一物種在阿根廷地區非常常見。「撞擊玻璃其實會圍困和保存過去生命的殘餘物。」 舒爾茨說道。
這些玻璃樣本裡的脆弱植物物質被精密保存到分子程度。此外,這些玻璃偶爾還會保存有機化合物,包括葉綠素和相關色素的殘餘物。為了理解這些這些植物材料是如何從這些創造撞擊玻璃的灼熱環境裡存活下來,舒爾茨和同事試圖在實驗室裡複製這些環境。他們將粉末狀的撞擊玻璃和蒲葦葉碎片相混合,在不同的溫度下將這些混合物加熱不同時間,然後迅速冷卻它們。
這些實驗揭示了當樣本被迅速加熱到1500攝氏度以上,植物材料會被保存。很明顯樹葉外層裡的水保護了樹葉內層,這種方式類似於熟炸,後者是指食物外層迅速變幹,而內部煮熟的更慢。
這些玻璃可以產生發生撞擊時的環境條件的見解,更好的闡明古代地球氣候和生命。此外如果撞擊殘骸保存了地球上生命的跡象,那麼在類似火星等遙遠行星上可能也會發生相似的過程。巧合的是,保存這些植物樣本的阿根廷的泥土狀況與火星條件並無太大差異。
「火星某些地區表面被2千米厚的塵埃沉積物所覆蓋,」 舒爾茨說道。「在阿根廷,相似的黃土(風吹沉澱物)沉積物大約200至300米厚。」在這些塵埃沉積地上發生的撞擊熔化物質的方式可能能夠保存幾十億年前或可能存在的火星生命的跡象,但它們也可能作為捕獲這些生命殘骸的軟墊層。「我們的策略是尋找最可能包裹外部物質的撞擊玻璃類型。」舒爾茨說道。
與此同時,舒爾茨提醒稱這項工作並不意味著我們將期待在火星上發現植物的跡象。科學家們應該要尋找火星撞擊玻璃裡微生物的殘骸。「下一步是理解保存的界限,更好的理解包裹物質的條件,以及確定尋找火星上相似物質的標準。我非常希望能有足夠的時間回答這些問題。」 舒爾茨表示。
但他也表示這些發現只限於仍停留在產生地的撞擊玻璃,而非那些被噴射至太空的巖石,同理適用於源於火星的隕石。「這些撞擊玻璃一般非常脆弱,容易碎裂,無論是被高速噴射至太空……或者高速撞擊表面。因此這些發現與那些外太空傳遞至地球的生命之間幾乎沒有相關性,至少目前為止是如此。」
在另一項研究裡,研究人員發現了某個隕石坑裡出土的首個已知微生物化石痕跡。這些發現表明宇宙撞擊可以在爆炸區產生生命新的棲息地。加拿大蒙特婁麥吉爾大學加拿大太空生物學培訓計劃(CATP)兼加拿大倫敦西部大學的天體生物學家哈雷·薩普斯(Haley Sapers)檢測了德國巴伐利亞州24千米寬的諾特林根裡斯隕石裡的120份撞擊玻璃樣本。創造像諾特林根裡斯這樣的隕石坑所需要的能量相當於180萬個原子彈產生的能量,足以熔化1460萬年前該地區很多數立方英裡的巖石。
「在隕石坑中央,有一個名為諾特林根裡斯的小城市,這個雙壁中世紀城市直徑約為1千米,大小相當於產生這個撞擊坑的撞擊物。」 薩普斯說道。薩普斯和她的同事在這些玻璃裡發現了罕見的1-3微米寬的管狀特徵,這相當於人類頭髮平均直徑的1/100至3/100,它們形成於玻璃形成之後。
有些管狀非常直,而其它的則非常捲曲甚至是螺旋狀。調查者注意到傳統的礦物質形成過程無法解釋這些形狀和管子的分布。相反,他們認為這些管子形成於利用有機酸蝕刻玻璃的微生物。「我認為它們蝕刻巖石是為了抽取它們新陳代謝所需的元素,例如鐵,」 薩普斯說道。「它們還創造了其它細菌或可以生活的保護性棲息地。」 薩普斯的這項研究被發表在4月10日的期刊《地質學》上。薩普斯強調她們的發現來自於撞擊後移居到巖石裡的地球微生物。「它們並非來自太空的微生物,它們並非來自流星。」研究人員認為地球上的宇宙撞擊可能創造了這些生命起源友好的地區。
「有趣的是,大約42億至38億年前,早期地球經歷了名為晚期重大撞擊事件(Late Heavy Bombardment)的時期,那段時間發生了大量撞擊,包括大型撞擊,與此同時這段時間也與地區上最早生命的證據相重疊。」 薩普斯說道。「人們可能會問,為什麼生命產生於地球歷史裡這樣不宜居的時期。可能撞擊成坑在生命的起源中起著一定的作用。」
對富含水的行星,例如地球,或者甚至火星的撞擊可能會產生熱液活動,也就是熱沸騰的地下區域。位於海洋表面下方1英裡深處的名為熱液噴口的海底溫泉可能是地球繁榮生態系統的家園,包括2米高的巨型管蟲。創造裡斯隕石坑的撞擊可能產生了持續上萬年的熱液活動,為微生物提供足夠長的時間殖民這片地區。
撞擊也可能會為一個寒冷死亡行星提供生命有用的熱量和能量,薩普斯表示。「撞擊事件可能不僅發生在地球上,也發生在太陽系內其它巖石和冰凍天體。據我們所知,這是太陽系內唯一普遍存在的地質過程。」通過研究地球上的撞擊,科學家們可以獲得其它地方生命是如何起源和存活的更好的觀點。「當考慮火星上的未來任務,這或可能暗示了具有與熱液活動相關的礦物質沉積物的撞擊隕石坑可能是令人激動的天體生物學目標。」