综述研究称陨石撞击或通过形成热液系统为地球早期生命提供条件

richlovec 1500_400 (1)
 

罗格斯大学一项综述研究提出,陨石撞击在早期地球上可能不仅带来破坏,也可能通过生成高温、富含化学物质的热液环境,为最早生命细胞的形成提供条件。该研究由罗格斯大学环境与生物科学学院应届毕业生Shea Cinquemani主导,她于2025年5月获得海洋生物学与渔业管理学士学位。

Cinquemani在接受采访时表示,从科学角度看,生命如何在早期地球从无生命状态出现仍无定论。她以第一作者身份在《海洋科学与工程杂志》发表综述论文,讨论生命可能最初在地球上形成的地点,并将焦点放在热液喷口及其相关系统上。

论文指出,热液喷口是热的、富含矿物质的水体穿过岩石并喷涌进入周围水体的区域,可提供复杂反应所需的化学条件与能量梯度。长期以来,深海热液喷口被视为生命可能的诞生地:自20世纪70年代末深海喷口被发现以来,科学界观察到无需阳光即可维持的完整生态系统,微生物通过利用喷口流体释放的化合物(如硫化氢)中的化学能进行化学合成,而非依赖光合作用。

在梳理既有研究的基础上,Cinquemani进一步强调,陨石撞击形成的热液系统可能是生命起源研究中“关键且被低估”的环境。她在论文中写道,这类系统在早期地球上或较为广泛存在,因此在生命起源的候选场景中具有吸引力。

该论文由罗格斯大学海洋学家Richard Lutz共同撰写。Lutz表示,本科生参与科研项目并不罕见,但以第一作者身份在知名期刊发表论文较为少见。

据介绍,这项研究起源于Cinquemani大四春季学期选修的“热液喷口”课程,该课程由罗格斯大学海洋与沿海科学系杰出教授Lutz授课。Cinquemani当时的课程作业是评估火星热液喷口是否可能成为生命的先兆。她称,这一主题超出其以生物学为主的学习范围,涉及化学、物理与地质等多学科内容。毕业后,她将作业扩展为关于“陨石撞击产生的热液系统”与“深海热液喷口系统”的完整综述,并通过同行评审后发表。Lutz透露,论文审稿意见长达15页,经历五轮评审。

在机制层面,论文概述称,当大型陨石撞击地球时,撞击会产生强烈热量并熔化周围岩石;随着区域冷却、陨石坑被水体填充,可能形成类似深海喷口的高温、矿物质丰富环境。Cinquemani将其描述为“湖泊环绕着非常温暖的中心”,从而形成由撞击热量驱动的热液系统。

为讨论这类系统可能如何支持生命相关化学过程,Cinquemani梳理了三个研究相对深入的陨石坑遗址,覆盖地球历史上不同阶段:其一是位于墨西哥尤卡坦半岛下方、形成于约6500万年前的Chicxulub撞击结构,后续研究证实其曾存在长期热液系统;其二是加拿大北极、形成于约3100万年前的Haughton撞击结构;其三是印度形成于约5万年前的Lonar湖,陨石坑内仍有水体,可为研究系统随时间演变提供线索。

论文援引相关研究认为,撞击产生的热液系统可能持续数千至数万年,为简单分子逐步形成更复杂结构提供时间窗口。研究同时指出,在小行星撞击更为频繁的早期地球,这类环境可能更具意义。

在更广泛的天体环境中,论文提到,热液活动被认为可能存在于木星的欧罗巴和土星的恩克拉多斯等冰冻卫星的海底,也可能曾出现在年轻火星的撞击陨石坑中。作者认为,如果地球上的类似环境能够支持生命相关的化学过程,它们也可能成为寻找地外生命的重要目标。

目前,Cinquemani在新泽西州开普梅的罗格斯大学新泽西水产养殖创新中心担任技术员,支持水产养殖研究,并准备攻读海洋科学更高学位。她表示,这项工作源于对生命起源问题的好奇心。


分享:


发表评论

登录后才可评论。 去登录