遠古的災難下起了金屬冰雹雨，地球遭重擊然而生命卻幸運地起源了

一場遠古發生的災難可能啟動了地球上生命存在的按鈕。 一項最近的研究是這樣的：距今約44.7億年前，那時候地球形成才6000萬年，月球也只有4000萬年曆史，一個和月亮差不多大的天體擦過地球，爆炸導致了鐵水和其他碎片組成的軌道雲的產生。

隨後發生的金屬冰雹可能持續數年甚至數個世紀，它們將氧原子從水分子中分離出來只留下了氫氣。然後氧氣可以自由地與鐵結合，在地球表面形成大量鐵鏽色的氧化鐵沉積物。而氫氣形成了密集的大氣層，由於它的消散速度十分緩慢，這種大氣層可能持續存在了2億年。

在物質冷卻後，簡單的有機分子開始在氫氣層下形成。一些科學家認為，這些分子最終與核糖核酸（RNA）的形成相關聯，RNA長期以來被認為是生命起源的關鍵分子。簡而言之，生命出現的階段幾乎就在我們的星球誕生之際。

一種叫做疊層石的微生物席在生命早期就出現了，現在仍存在於澳洲。

史蒂夫·伯萊，美國佛羅里達州阿拉楚應用分子進化基金會的生命起源研究員，2018年10月他組織了一場生命起源研討會，關於以上場景的構想在會議上一提出就引起了眾多專家的注意。地質學家，行星科學家，化學家和生物學家開始對生命如何開始的最新論述和過往的觀點進行比較，然而沒有任何岩石或其他直接證據支持所謂的大災難。但是這個觀點可以解釋一大堆神秘事件，所以它也成了會議焦點。

富含金屬的雨水導致了今天地球表面金屬的分布。氫的大氣層有利於簡單有機分子的出現，這些有機分子後來形成了更複雜的分子，如RNA。行星撞擊將RNA可能的誕生日期以及生命的出現，推後了數億年，這與最近發現的生命早期出現的地質證據更相吻合。

這個41億年前的鋯石礦物（X射線圖像）含有暗示生命的碳同位素

來自化學、生物學和地質學的多種證據，有助於解釋RNA是如何出現的並導致地球形成後不久的第一個生命的誕生。新的撞擊論加上之前實驗室的新發現，可以表明早期地球上產生的化學物質可能在通往生命的道路上邁出了關鍵一步。因為他們看到了一種一致性的敘述，描述了生命是如何以及何時開始形成的。15年前科學家對生命的起源只有一些模糊的想法。現在它們可以將越來越多的碎片融合在一起。

然而這並不等於生命起源完全搞清楚了。例如對於哪條化學途徑最有可能產生RNA，以及RNA如何與蛋白質和脂肪結合形成最早的細胞，研究人員仍存在分歧。史蒂夫·伯萊表示現在的研究毫無疑問將生命起源的研究帶入一個新的高度。

許多研究人員認為，我們所知道的生命很可能起源於「RNA世界」。在現代細胞中，DNA、RNA和蛋白質扮演著重要的角色。DNA儲存可遺傳的信息，RNA將其運送到細胞內，蛋白質則充當化學工具。每一個生物分子的生成都需要另外兩個。然而三種複雜分子同時出現的觀點聽起來似乎難以置信。

自20世紀60年代以來，一種主流思想認為RNA首先出現，DNA和蛋白質隨後進化。這是因為RNA既可以作為遺傳密碼，又可以催化化學反應。在現代細胞中，RNA鏈仍然與許多關鍵細胞機器核心的蛋白質一起工發揮作用。

超過40億年前形成的微小鋯石晶體

近年來化學家們已經勾勒出了可能產生RNA和其他化合物的基本構建塊的反應。例如在2011年，史蒂夫·伯萊和他的同事展示了含硼礦物是如何催化甲醛和乙醛等化學物質的反應的，這些化學物質很可能在地球早期就存在，從而產生核糖，核糖是RNA的重要組成部分。其他研究人員也闡明了核糖是如何與其他化合物反應產生單個RNA字母或核苷的。

但也有反對該觀點的，羅伯特夏皮羅是紐約大學的生物化學家，他贊成生命起源的「新陳代謝」觀點，其中高能量的小分子被困在脂質膜或其他隔室內，建立了類似新陳代謝的化學循環，轉化為更複雜的網路。與此同時，其他研究人員認為，簡單的蛋白質更可能是早期生命的驅動因素，因為它們的氨基酸構建塊比RNA中的核苷酸簡單得多。

現在史蒂夫·伯萊想說，爭論可以少些了，源源不斷的新數據支持了RNA如何產生的情景，史蒂夫·伯萊和他的同事之前已經證明了核糖可能如何形成的過程，但他們無法解釋它的一些成分 - 即高反應性小分子甲醛，乙醇醛和甘油醛 - 是如何存活下來的。長期以來，地球化學家一直認為閃電和紫外線（UV）引發的反應可能會產生這樣的化合物。然而本納說，「沒有辦法建立這些化合物的儲層」。他們可以互相反應，變成焦油般的混亂。

上圖：地球上最古老的礦物，最近從澳洲岩石中發現的礦物。它們含有化學包裹體，表明早期地球足夠冷，有液態水。

史蒂夫·伯萊現在有一個可能的解決方案，它建立在最近的工作基礎上，表明早期的地球有一個乾濕循環。根據來自微小的幾乎無法形成的礦物晶體鋯石的證據，研究人員認為適量的旱地偶爾會被雨淋濕。在一項尚未發表的研究中，他和美國和日本的同事們發現，二氧化硫會與甲醛反應生成一種名為羥甲磺酸鹽（HMS）的化合物。

史蒂夫·伯萊說，在乾旱時期，HMS將在土地上以公噸計算的方式累積。反向反應會發生得更慢，再生甲醛。然後當降雨來臨時，它可以在一個穩定的水流中沖洗成水坑和湖泊，它可以反應形成構建RNA所必需的其他小有機分子。史蒂夫·伯萊說，類似的過程也可以提供穩定的乙醇醛和甘油醛供應。

會議上來自東京工業大學的Ramon Brasser繪製了一幅地球早期的時間表。45.3億年前用紅色斜線標註，標誌著地球最初的吸積；在45.1億年前的另一次撞擊表明了月球的形成；44.7億年前的一條線表明了小行星的假設影響，它產生了有利於有機分子的大氣層。

如果小行星撞擊地球，科學家估計液態水冷卻到100°C以下，使其能夠承載第一次有機化學反應，大約需要5千萬年。史蒂夫·伯萊對此表示43.5億年前的時間緩衝帶，就是他所理解的RNA出現的時間，這就是生命起源的關鍵要素形成時間！

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