從一連串新發現的化石來看，地球生命的起源時間或許比任何人想像中都早。一種廣受認可的太陽系起源理論也因此受到挑戰。

藝術想像圖：「後期重轟炸期」的年輕地球

在澳大利亞西北部乾旱炎熱的一角，南回歸線上，地球最古老的一面暴露在白晝之下。在海岸城市黑德蘭港以南，驅車穿越澳洲的北部內陸，不一會兒，你便來到一片被時間磨平了稜角的丘陵。這是皮爾巴拉穩定地塊（Pilbara Craton）的一部分，它成形於35億年前，也就是地球剛剛誕生之時。

再湊近一點看。透過丘陵間的一條縫隙，橙色夾心棒冰一樣的古岩石胡亂外溢：這是一個沉積層，名為頂點燧石（Apex Chert）。其中有一些微型管道，只有用顯微鏡才能看到。有的管道像是描繪龍捲風的岩畫；有的像被壓扁的蠕蟲。有史以來，在地球上收集到的所有岩石樣本中，它們是最具爭議性的一批，而且它們所展現的，也許是迄今發現的最古老的生命形態。

圍繞這些生命形態的本質，學術界已經爭論了數十年。去年12月，不同研究團隊又發起了新一輪攻勢。按照威斯康辛大學地質化學家約翰·瓦利（John Valley）的說法，這些生命形態就是生物化石，而且可追溯至34.65億年前。若此話不假，那麼，這可能意味著，在動蕩不定的早期地球上，生命的多樣性就已然十分驚人了。

上圖：一塊距今約35億年的岩石 下圖：「頂點燧石」樣本

包括上述發現在內，近來的很多研究都針對遠古時代的地球，描繪了一幅全新的圖景。近一年來，多個不同的團隊或挖掘、或粉碎、或用激光衝擊，分析了各種岩石樣本。這些岩石中可能含有37億年、39.5億年乃至42.8億年前的生命。這些微化石，或是相應的化學證據成為了爭論的焦點，但也給傳統的地球起源理論籠上了疑雲。

按照傳統看法，地球在成形之初的5億年里，就是一個煉獄。這個初生的世界被火山噴發撕裂著，被其他行星的碎片撞擊著，環境惡劣至極，並因此得名「Hadean」（希臘神話中的冥府之名，中文譯為冥古宙）。直到大約38億年前，在一場劇烈的小行星撞擊結束後，生命才開始進化。

但這種說法日益遭到質疑。眼下，很多地質學家都認為，從一開始，地球上的氣候也許就溫和而濕潤。已知最古老的岩石告訴我們，44億年前，地殼的某些部分就已經冷卻並凝固下來。分析岩石中的氧元素可知，早在43億年前，地球上就存在水。而且，隕石撞擊也可能隨著太陽系動蕩的逐漸停息，慢慢地偃旗息鼓，而不是在一場大爆發後戛然而止。

「很早以前，地球的某些方面就跟現在十分類似了。上面有水，或許還有一部分穩定的地殼。若說有一個適宜生存的環境，並存在某些形式的生命，並不是完全沒有可能。」加州大學洛杉磯分校的地質化學家伊麗莎白·貝爾（Elizabeth Bell）說。

結合來自月球和古代地球的最新證據，一幅跟冥古宙地球截然不同的畫面開始顯現：地球堅如磐石、氣候溫和濕潤，且不受隕石撞擊，從一開始，便是個伊甸園。

古老的線索

大約45.4億年前，在太陽誕生後餘下的灰塵與岩石之中，地球逐漸成形了。小一點的碎片持續擊打著嬰兒期的地球，給它加熱；放射性物質又使它進一步升溫。地表是一片岩漿的海洋。當時的地球並非岩質星球，而是一個熾熱的岩漿球。

地球成形後沒多久，一顆一意孤行的行星就重重地撞了上來，巨大的衝擊力將地球汽化重塑，月球也由此產生。之後，隕石撞擊並未停止，有的留下了直徑1000公里的隕石坑。按照傳統的冥古宙時期理論，這些撞擊在一場名為「後期重轟炸期」（又稱「月球大災變」）的轟炸中達到巔峰，即小行星向內太陽系遷徙的途中，向岩質星球發起的猛烈衝擊。這一時期大約在38億年前結束，在此過程中，地球都是熾熱的岩漿，無法支撐起穩固的岩質地殼，孕育生命更是無從談起。

「月球大災變理論」遭遇衝擊

按照早期太陽系的標準理論，頻繁的小行星撞擊使地球如同煉獄一般。但新的化石發現向這種觀點,尤其是後期重轟炸期觀點發起了挑戰。

45.5億年前

在太陽誕生後餘下的碎片中，地球逐漸成形。

45億年前

地球被一個行星大小的天體砸中，月球由此誕生。

45億-41億年前

太陽誕生後餘下的小行星繼續衝擊早期地球。

40億-38億年前

後期重轟炸期來臨，地球受到進一步衝擊。

38億年前

一場重擊之後，月球上形成雨海，一個直徑1000公里的環形山。

近期的生物化石發現一系列研究都宣稱，它們找到了40多億年前地球上存在水與生命的證據，後期重轟炸期理論由此受到質疑。

但大約十年前，這幅圖景開始改變，主要原因是一種名為鋯石的微晶體。這種寶石通常只有一個英文句點般大小，但它告訴我們：早在43億年前，地球就已經相對冷卻、潮濕，甚至可能適宜生命生存。近年來，古岩石中發現的化石又為這種理論提供了新的證據。皮爾巴拉穩定地塊中的微化石就是最新一例。

當前，最古老的疑似生命遺迹至少有37.7億歲，甚至可達42.8億歲。只不過，這個證據被很多科學家懷疑乃至否認。

2017年3月，倫敦大學學院地質化學家多米尼克·帕皮諾（Dominic Papineau）和學生馬修·多德（Matthew Dodd）一起，介紹了一種在加拿大魁北克省遠古岩石中發現的管狀化石。該岩層名為努弗沃格塔克綠岩帶（Nuvvuagittuq Greenstone Belt），是地球原始海床的一小部分。化石寬度為頭髮絲的一半，長僅0.5毫米。多德稱，它們由赤鐵礦構成，有可能是微生物群落的化石，歷史最早可追溯至42.8億年前。

努弗沃格塔克綠岩帶中的紅色岩石

「它們有可能在岩漿口周圍的岩石上，形成了一層凝膠狀、鐵鏽紅的地毯。」多德說。今天的海洋中就存在類似的結構，在陽光觸及不到的、黑暗的熱液柱周圍，微生物和血紅色的管狀蠕蟲一派生機盎然。

多德發現，這些管狀化石的附近存在石墨，並伴隨「蜂巢餅」狀的碳酸鹽——含有有機物質的微型碳環。非生物過程也可以形成這樣的碳酸鹽，但除此之外，多德還發現了磷灰石（一類含鈣的磷酸鹽礦物），他表示，它可以作為生物活動的存在證據。

研究人員還分析了石墨中不同碳同位素的比率。大體而言，生命體喜歡使用相對較輕的同位素，因此，碳12相對碳13來說更加富集，就可作為一個指標，用來推測過去的生物活動。「蜂巢餅」附近的石墨也可能是生命存在的痕迹。綜合起來，多德表示，這些管狀物及其周圍的化學物質表明，它們有可能是深海熱液噴口附近，古老微生物群落的遺迹。

對於遺迹所處岩石帶的確切年代，學界仍有爭議，但大家一致認為，其中的確包含了地球上最古老的含鐵岩層之一。這表明，那些化石也一樣古老，比之前的很多發現都古老得多，而且大大超出了很多科學家劃定的時間界限。

這些微化石很像如今生長在深海熱液噴口附近的海洋生命

到了2017年9月，日本研究人員分析了薩格萊克地塊（Saglek Block）的一些石墨屑，並發表了研究結果。該沉積岩位於加拿大拉布拉多省，有39.5億年歷史。東京大學的佐野有司（Yuji Sano）和小宮剛（Tsuyoshi Komiya）稱，其中的碳同位素比率表明，這些石墨也來源於生命活動。但它們並不具備化石特徵；另外，其周圍岩石的歷史也含糊不清，就是說，這些碳可能沒那麼古老。

再往東，在格陵蘭島西南部，另一個團隊也找到了遠古生命的證據。2016年8月，澳大利亞伍倫貢大學的艾倫·納特曼（Allen Nutman）和同事們報告稱，他們發現了37億年前的疊層石，即微生物的化石遺迹。

艾倫·納特曼在格陵蘭島南部的伊蘇阿帶，勘探古微生物

對以上每一項發現，很多地質學家都持有懷疑態度。比如，納特曼發現的化石來自格陵蘭島南部的伊蘇阿帶，那裡有地球上已知最古老的沉積岩。但它解讀起來卻困難重重。前面提到，非生物過程也能形成「蜂巢餅」式的碳酸鹽，同樣的道理，無需生命的參與，最基礎的化學反應就能產生足夠多的疊層結構，這就意味著，它們也可能不是疊層石，而是無生命活動的頂替品。

另外，幾十億年來，努弗沃格塔克綠岩帶和伊蘇阿帶都曾被重新加熱、擠壓，在此過程中，岩石會融化、再結晶，這樣就脫離了原先的沉積態。

「我並不是覺得別的研究不對，只是說，它們不足以充當證據。」威斯康辛大學的瓦利表示，「我們只能說，納特曼的石頭看著很像疊層石，這非常有吸引力。」

而對於他在皮爾巴拉穩定地塊中找到的化石，瓦利就沒有那麼審慎了。

這些疊層石在沉積岩中形成了波浪形的小山包

生命的跡象

這些微化石在皮爾巴拉穩定地塊中沉睡了34.65億年，直到被科學家發現後，才被分離出原生岩，然後打包運往加州。1993年，加州大學洛杉磯分校的古生物學家威廉·舍普夫（William Schopf）發表論文，論述了他在岩石樣本中發現的奇特波浪線，以及他所鑒定出來的11個微生物分類單元。有些持不同意見的人表示，這些形態有可能是非生物過程的結果，對此，地質學家們一直爭論至今。去年，舍普夫給瓦利發去一份樣本，因為瓦利除了是這方面的專家，還精通一種測量同位素比率的超精密儀器，名為二次離子質譜儀。

瓦利的團隊發現，其中一些化石的碳同位素比率與現代光合細菌一樣。另有三種化石的同位素比率跟消耗或產生甲烷的微生物一致。而且，這些同位素比率與舍普夫鑒定結果中的某些物種相對應。瓦利稱，出現這些同位素比率的地方與這些微化石的形狀相契合。他還表示，在物理和化學層面都很像化石的樣本中，這些樣本是最古老的。

瓦利在威斯康辛大學麥迪遜分校的質譜儀實驗室內

如果你接受多德、小宮剛和納特曼對各自樣本年代的論述，你會認為，舍普夫和瓦利的樣本並不是最古老的，即便如此，它依然有其獨特之處，那便是多樣性。他們探測到的碳同位素比率豐富多樣，這表明，岩石上存在的，是一個錯綜複雜的原始生物體群落。必定要有充分的進化時間，它們才得以迭代出無窮的生命形式。也就是說，它們的發端一定早於34.65億年前，而這意味著，我們真正的祖先比大家想像中要古老得多。

濕潤的世界

其實在科學家發現這些化石之前，就有跡象表明，早期地球也許是伊甸園而非煉獄。早在2001年，這些岩石本身就開始提供證據。那一年，瓦利發現的鋯石表明，早在44億年前，地球就已經存在地殼。

鋯石是一種結晶礦物質，內含硅、氧、鋯，有時還含有其他元素。鋯石在岩漿中形成，它和更為人熟知的其他碳晶體一樣亘古不變。鋯石比孵化它的岩體更加持久，能經受住幾十億年難以言說的壓力、腐蝕和變形。因此，它們是冥古宙保存至今的唯一石頭，成為彌足珍貴的「時間膠囊」。

在西澳大利亞的傑克山崗（Jack Hills），瓦利取得了一些鋯石樣本，其中的氧同位素比率表明，形成這些晶體的物質曾受到液態水的鍛造。這表明，地殼冷卻、凝固並積水的時間比已知最早的沉積岩至少還要往前推4億年。有液態水，就可能有整片的海洋，瓦利說。其他的鋯石研究也得出了同樣的結論。

「冥古宙時期的地球不是煉獄。這是我們從鋯石中得出的結論。當然，火山還是存在的，但這些火山周圍很有可能是海洋。至少會有一部分是陸地。」他說。

那些鋯石表明，當時的地球甚至可能還有生命存在。

在2015年發表的研究中，貝爾與合著者提出了另一項證據，它同樣來自傑克山崗，是一塊41億歲的鋯石微晶體中的石墨。該石墨的碳同位素比率表明，其中存在生物活動的可能性，不過該結論依然備受爭議。

「除了有生命存在，還有沒有別的解釋？有！」貝爾說，「但在我看來，用碳同位素比率作為某種化石或生物源結構的證據，這是最可靠的證明方式。」

在41億歲鋯石樣本的X光片中，碳沉積形成的多處黑點隱約可見

如果古岩石中的蛛絲馬跡沒有誤導我們，那麼，它們就說明，從始至終，生命都無處不在。科學家將目光投向哪裡，哪裡就有生命及其化學反應的證據，不論是化石，還是億萬年前生命騷動過的痕迹。也許，生命根本就不挑剔，也不脆弱，你能想像到的最惡劣的環境，它都可以攻克。

「在地球面臨最大衝擊的同時，生命也在做一些有趣的事情。」美國西南研究院的行星科學家比爾·博科（Bill Bottke）說。

也許不然。也許早期地球並沒有那麼可怕。也許隕石撞擊並沒有你我想像中那麼劇烈。

證據

過去，地球和其他所有天體一樣，都曾遭到小行星的猛烈衝擊。月球、火星、金星和水星都見證了這種原始暴擊。問題在於，這些衝擊發生在何時，持續了多久。

基於「阿波羅」登月飛船帶回的樣本，科學家開始認為，冥古宙期間，地球至少經歷過兩次涇渭分明的撞擊期。第一個時期是行星形成過程中產生的不可避免的副作用：那些較大的小行星被行星們分走，木星則將剩餘的碎片收入自己的小行星帶，這個過程耗費了一定的時間。

然後是第二個時期。它始於太陽系形成後的5億-7億年間，在大約38億年前，逐漸偃旗息鼓。這一時期被稱為後期重轟炸期，或月球大災變。

地質化學就是如此：一場波及全球的閃電風暴，一場史詩級規模的事件，都是從最小的蛛絲馬跡中推導出來的。「阿波羅號」樣本中的鉀和氬同位素表明，在月球形成大約5億年後，月球的一些部分突然熔融了。科學家以此為證據，認為在月球的歷史上，它曾被猛烈撞擊過。

鋯石也提供了初步物理證據，揭露了後期重轟炸期的一些遺迹。一些鋯石中含有某些礦物，那是極端高溫與高壓留下的印記，有可能標誌著曾經出現過的惡劣條件。很多鋯石的年齡不到30億年，但貝爾發現了一塊約39億年前的鋯石，有曾經急劇升溫的跡象，或許是後期重轟炸期的標誌性特徵。「我們只知道，有一批鋯石在那一時期發生了再結晶。考慮到恰好是在後期重轟炸期，這之間存在聯繫也不無可能。」她說，「但要真正確立這種關係，我們還要參照地球上其他地區的鋯石發現。」

但到目前為止，我們尚未找到其他的佐證，澳大利亞科廷大學的亞倫·凱沃西（Aaron Cavosie）表示。

月球上的環形山歷來是後期重轟炸期的證據之一，但在重新評估了「阿波羅」飛船的月岩樣本後，人們開始懷疑，冥古宙時期的小行星轟炸究竟有沒有之前所想的那麼嚴重。

月岩

2016年，帕特里克·貝恩克（Patrick Boehnke）（現任職於芝加哥大學）再次分析了當初的「阿波羅號」樣本。幾十年來，這些樣本一直都是後期重轟炸期理論的主要證據。貝恩克和加州大學洛杉磯分校的馬克·哈里森（Mark Harrison）重新分析了氬的同位素，並得出結論：自從在月球初生時結晶以來，那些樣本可能經歷過多次撞擊，所以才顯得比實際年齡更年輕。

貝恩克說，「即便攻克了分析手段上的難關，你還面臨一個問題，那便是，阿波羅飛船的取樣地點，彼此都很靠近。」有一種可能是：六次阿波羅任務帶回的樣本都來自同一次小行星撞擊，這一次撞擊的噴出物布滿了月球面向地球的一面。

另外，GRAIL （重力回溯及內部結構實驗室）飛船和LRO（月球勘測軌道飛行器）等繞月探測器又發現了大約100個新的隕石坑，並發現，43億年前曾出現過一個密集轟炸的巔峰期。

「軌道數據和樣本數據不謀而合；各種不同類型的樣本數據——月球上隕石撞擊形成的玻璃珠，蘇聯的「月球號」樣本，「阿波羅號」的岩石樣本，月球隕石——也都不謀而合，它們都表明，39億年前，不存在所謂的月球大災變。」美國阿爾比恩學院的行星科學家尼科爾·策爾納（Nicolle Zellner）說。

美國西南研究院的行星科學家博科專門研究小行星與太陽系的發展情況，他和其他研究人員一道，對後期重轟炸期理論作了一番修改。目前，他傾向於認為，撞擊強度先是緩慢上升，繼而逐漸減弱。還有的研究人員認為，後期沒有大規模撞擊，至於月球和其他岩質天體上的隕石坑，其實是第一個撞擊期（也就是行星形成的自然過程）的遺迹。

「我們掌握了一小部分數據，我們試圖從這些數據中有所發現。」博科說，「你想描繪一幅圖景，但有時候，只是在捕風捉影而已。」

生命接管地球

與此同時，科學家將討論更加宏大的問題，而不是局限於早期太陽系的情況。

如果其中一些新證據真的是原始生命的印記，那麼，我們的祖先也許比我們想像中古老得多。或許，從條件容許的那一刻起，也就是當溫度冷卻下來，足以讓液態水存在的那一刻起，生命就已經出現了。

「小時候，課本上教的是，生命形成需要幾十億年的時間。但對於這些說法，我一直找不到任何依據。」瓦利說，「我認為，在環境變得可以生存以後，在幾百萬年的時間裡，生命就出現了，這種情況是很有可能的。站在微生物的視角，一百萬年已經很長了，但在地質學上，那只是一瞬間。」

「沒有什麼理由說，43億年前就不可能出現生命。」瓦利說，「沒有任何理由。」

如果39億年前沒有出現滅頂之災，或者，幾次大規模的小行星撞擊都集中在某一個半球上，那麼，也許在地球混沌未開之時，我們最早的祖先就已經出現了。而且，這樣看來，地外生命的可能性也就沒有那麼渺茫了。生命可能比我們想像中更加堅韌，更能經受住惡劣至極的生存條件。也許，不需要太多時間，生命就能佔領一顆星球。也許，生命出現得很早、很頻繁，並且在宇宙中隨處紮根。不論是製造管道的微生物，還是一團粘液，那些無窮的生命形態也許太小、太過簡單，難以像如今地球上的生命一樣交流，但它們的真實性和鮮活性並不會因此而遜色半分。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！