迄今发现的最古老化石可能只是普通岩石?

艾伦·努特曼的团队称他们在37亿年历史的岩层中找到了一串锥形隆起物——由上古海洋细菌群落的活动而形成,但另一队人马提出了质疑。

 |  Ed Yong
图片来源:LUCAS JACKSON / REUTERS

图片来源:LUCAS JACKSON / REUTERS

起初,艾比盖尔·艾尔伍德(Abigail Allwood)并没发现艾伦·努特曼(Allen Nutman)的论文有什么问题。

2016年8月,来自卧龙岗大学(University of Wollongong)的地质学家努特曼宣布,自己的研究团队在格陵兰某处的岩石露头(outcrop)上发现了世界上最古老的化石。他们在寿命达37亿年的岩层中找到了一串一英寸高的锥形隆起物(cone),认为它们是叠层石(stromatolites)——这种堆积乃是因上古时代诸多海洋细菌群落的活动而形成的。迄今为止公认最古老的叠层石发现于澳大利亚的皮尔巴拉地区,年龄为35亿年。努特曼的发现比这还提前了2亿年。

他的研究团队在《自然》杂志上发表了该项成果,美国宇航局的地质学家艾尔伍德写了一篇正面评论。她十分乐观,表示该发现将地球上生命的起源一直往前推到了这颗行星的诞生之初。如果解读准确无误,那就表明生命并不是一个有着苛刻要求的现象,而是只要有一星半点的机会就可以出现。“这是一个非常令人振奋的发现,其影响将是深远的,”她告诉我说。论文看起来没什么问题。这个解读看起来同样没什么问题。挑不出什么纰漏。

除了一个地方。

艾尔伍德注意到,叠层石在岩石表面干净利落地排成了一条线,几乎跟一块三棱柱形的巧克力差不多。“每一段锥形结构从其顶峰上看都呈现出均匀的二等分,”她说道,“这也太奇特了,像是在列队接受检阅一样。”

感到事有蹊跷的她决定亲自去一探究竟。努特曼拒绝了她一同出行的请求,因为格陵兰天气的变化莫测几乎众所周知。但艾尔伍德的运气还不错,她去到那里的时候正好碰上了求之不得的晴朗天气。她和同事米尼克·罗辛(Minik Rosing)包下了一架直升机前往化石被发现的地方,从岩石上切下了叠层石样本,然后第二天就飞回了美国。这趟旅行相当短暂,但足以让艾尔伍德相信这些所谓的叠层石并不是化石。

她提出,它们乃是几十亿年地层变动的产物,古代的岩石在此过程中受到扭曲、碾压和拉伸,形成了一个看似是源自生物活动的结构——但它们不是生物化石。她也在《自然》杂志上发表了一篇新的论文来披露这一发现。

叠层石的形成,是由于微生物群落会分泌粘液,吸附周围海水中的矿物质,借此来保护自己。随着时间流逝,这些矿物质在地层中逐渐累积、硬化、形成化石,呈现出柱状、锥状和拱形等一系列的结构。不管其最终的形态如何,叠层石应该总是从海底自下而上地生长起来的。“我们在发掘地点注意到的第一件事,就是那里有几个地方是自上而下的。”艾尔伍德说道。

澳大利亚的叠层石

当她从露出地表的岩层里切下一部分所谓的叠层石时,她当即意识到这根本不是锥状物。那实际上是脊状物(ridge),这也就是说它还会朝岩石内部生长数英寸。现在你可以忘掉三角巧克力了,想象一下一串汽车减速带的样子吧。这种结构更可能是由地质过程而非生物过程所导致的。而那些岩石显然是反复地经历了这一过程。岩石首先在某个方向上被碾压,随后产生了脊状物,接下来朝向另一方向的拉伸则会令岩石具备艾尔伍德所谓“拉长了的口香糖”这样的特征。

读者不难想象,努特曼团队对这一解释当然不会感到乐意。“我们希望我们的论文能够激发新的研究并期待着它们的成果,”来自澳大利亚国立大学、与努特曼一同在格陵兰工作的薇姬·邦妮(Vickie Bennett)说,“然而她们的研究过于草率,仅在发掘地点呆了一天不到,该地在那时还有局部的积雪,这对于我们先前的工作而言只能起混淆作用。”她和努特曼还表示,艾尔伍德聚焦于岩层露头的次要部分而非保存得更好的中央区域,但那一部分在地质年代的变迁中已经严重变形了,这样得出的结论是难以服人的。“她们跟我们观察的基本上不是同一处岩石。”邦妮说道。

艾尔伍德表示,自己研究的那一区域距离努特曼论文里的某个发掘点还不到一米。至于自己旅途的短暂性,“一天就足以证伪了,”她说,“坦白说来,他们在那里呆了许多年都没能发现这个问题,而这是更为可耻的。”

“在他们的辩护中,”她补充道,“格陵兰的田野工作似乎困难无比。但我们的辩护则是,这正好说明了好天气和更少的积雪可以让我们看清一切。”

回到实验室,她和同事们分析了格陵兰岩石的化学成分,发现了更多支持自己解释的证据。真正的叠层石应该与之前在澳大利亚的发现类似,具有内部的分层结构,但格陵兰岩石却没有。相反,它的中心皆为纯粹的硅,边缘部分则是将其在岩层中分隔开来的白云石矿。艾尔伍德说,这样的结构并非微生物的产物。与此相反,其成因乃是含有白云石矿的液体流进了成块的硅之间的缝隙并逐渐凝固,“这就好比巧克力逐渐流进香草味的海绵蛋糕里。”

努特曼回应称,格林兰的其它样本里也有内部分层,只是保存得没有澳大利亚那些更年轻的叠层石里那么完好。他还指出了锥状物的特有化学成分。其中钛和钾的浓度要高于周围的岩石,而钇以及其它稀有元素的反常含量也是海水的标志。这些迹象表明,锥状物并不是偶然被压成了叠层石样貌的普通岩石,而是海洋微生物吸附了各种海洋中的矿物质之后的产物。

艾尔伍德认为并不是这样。钛和钾并不能代表什么:在锥形物外部的岩石露头的其余部分也存在着上述的浓度差异。至于钇和其它稀有元素,有一项更细致的研究表明,它们在云母和石英微粒的微观结构中的浓度也很高——这两种矿物质在岩石形成晚期都是常见的组成部分。“这跟生物学一点关系也没有。”艾尔伍德说。(努特曼对此有异议,他提到同一区域的其它岩石就没有表现出同样的迹象,“我们还是坚持自己的解读。”他说。)

威廉姆斯学院的古生物学家菲比·科恩(Phoebe Cohen)没有参加过上述两项研究中的任何一项,她认为艾尔伍德的解读成立的可能性要大一些。“出格的表述需要过硬的证据来予以支持,努特曼团队固然为他们的主张收集到了不少的证据,但那还不足以说服人,”她说,“这一后续研究无疑是我所期待的。我可以肯定,这绝不是‘生命存在的最古老证据’这种类型的论文被后续研究否定掉的最后一次,但我希望有朝一日自己完全被说服!”

邦妮认为,这场争论不会带来太多变化,因为还有别的证据链条支持有早于36亿年的生命存在。“一旦把上古生命的存在追溯到地球岩层记录的开端,那就几乎无可争议了。”她说道。但艾尔伍德仍不同意这一说法。除了澳洲出土的那批寿命不足35亿年的叠层石之外,“我们并没有其它的无可争议的证据,”她说,“这不等于说当时就不存在任何微生物,但我们不能对那一事实有过高的期待。”

艾尔伍德是美国宇航局2020年火星计划的主要参与者之一,她用来研究格陵兰岩石的工具当中有一样不可或缺的东西,那就是用来搜寻上古生命讯号的探测器(rover)。问题是,如果两支训练有素且学术声誉良好的团队为了地球上的岩石都能争个不可开交,来自其它星球上的证据所引发的分歧,又将会深刻到何种地步呢?

艾伦·努特曼与薇姬·邦妮举着一块“寿命达37亿年的岩石”的样本

“达成共识也不是不可能。”艾尔伍德说。问题未必出在距离上,而是出在协作上。努特曼的论文和她的驳论各有五名合作作者,但两支团队中真正到过格陵兰的,却都只有二人。其他人则负责处理样本或者照片。“在其他人能够带队前往格陵兰之前,争论仅仅发生在我和艾伦(努特曼)两人之间,”艾尔伍德说,“然而探索火星的时候,我们却拥有数百名世界上的顶尖科学家来与探测器一同工作。”

对她来说,最大的教训就是要把田野工作摆在第一位。2020年火星计划中的探测器主要用来收集样本,接下来的任务则是将其运回地球以备分析之用。不过,若要恰当地解读这些样本,研究团队需要充分发挥探测器的各项功能,小心翼翼地研究火星的地貌。“我们不能把它扔到火星上就不管了,”艾尔伍德说,“不管你对探测器带回的那些样本有怎样的疑问,首当其冲的仍然是踏实地完成在火星期间的工作。”

为协助这一系列工作,她还想要打造一套虚拟现实装置,科学家们可以在其中以更具沉浸式的体验来一同察看火星的地貌,而非在照片里爬梳。“平日火星团队在一起的时候,所做的东西基本可以叫‘视频会议与PPT科学’,”她说道,但如果她的计划能成功,“在每周末的时候,人们就会带上虚拟现实眼镜,一同站在岩石露头的发掘现场了。”

我不禁问她,你这究竟是在讨论火星还是在讨论格陵兰?

“我在讨论火星,”她说,“但你刚才给了我一个很好的点子。”

(翻译:林达)

……………………………………

欢迎你来微博找我们,请点这里

也可以关注我们的微信公众号“界面文化”【ID:BooksAndFun】