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你敢信吗?眼前这坨泥巴一样的东西,竟然会是你的家园?没错,这就是地球最初的形态。下面跟随我一起看一看这坨死寂泥巴是如何成长为生命的摇篮。 这还要从遥远的四十六亿年前说起,那时候太阳系还不存在,银河系某个角落漂浮着一团巨大的气体云,可能是附近一颗超星星,爆炸的冲击波让这团云开始瘫痪, 云团中心温度越来越高,最终点燃核聚变,太阳诞生了,太阳周围剩下的气体和尘埃形成了一个巨大圆盘,圆盘里的尘埃颗粒开始了一场漫长的滚雪球游戏, 小颗粒碰撞粘连变成大颗粒,大颗粒变成巨石,巨石变成星子,星子变成圆形星。根据最新研究,这个过程从太阳诞生后一百万年,一直持续到三百八十万年。地球就是在这场宇宙级撞球比赛中一点点长大的, 到了四十五点。五亿年前,地球已经涨到今天质量的百分之九十,但它不是一具行星,而是一颗真正的地域星球表面被岩浆海洋覆盖,天空被硫磺染成血红色,没有大气层隔绝宇宙射线,更没有一滴液态水。然后忒伊亚来了 一颗火星大小的行星,以每秒十五公里的速度正面撞向地球。撞击瞬间释放的能量相当于数万亿颗核弹同时爆炸, 地壳被撕裂,地脉被击穿,无数碎片飞向太空。科学家通过分析月球岩石中的氧铜位素,终于证实了这次撞击的存在。地球和月球之间存在十二百万分之一的氧铜位素差异, 这个微小的差异就是忒伊亚留下的指纹,那些飞向太空的碎片,后来凝聚成了月球。月球的诞生,看似灾难,却是地球变得宜居的关键。 月球引力稳定了地球自转轴的倾角,让地球有了四季分明的气候,而不是像火星那样自转轴剧烈摆动导致气候混乱。月球造成的潮汐力不断冲刷海岸线, 为后来生命从海洋走向陆地创造了过渡环境。更重要的是,撞击让地球形成了强大的液态铁核产生的磁场,成为抵御太阳风的保护盾。没有忒一亚撞击,就没有月球, 没有稳定地轴,没有磁场保护,就没有今天的我们。但地球的噩梦还没结束。从四十一亿年前到三十七亿年前,地球遭受了晚期重轰炸。根据发表在 nature 上的研究,仅在二十五亿到三十七亿年前,地球就经历了大约十五次盆地级撞击, 以及七十多次与灭绝恐龙的稀克苏鲁伯撞击相当或更大规模的撞击。那时候的地球表面,几乎每隔几百万年就要被一颗巨大的小行星砸一次。 但奇迹就在炼狱中悄然发生。哈佛大学天文学家的研究发现,彗星撞击在带来毁灭的同时,也带来了秦化青等关键分子。 这些分子是构成氨基酸、糖类和核苷酸的原料,也就是生命的基本组建。在特定条件下,彗星中的有机分子可以完整送达地球表面,为生命起源提供原材料。 灾难不仅没有毁灭地球,反而为生命播下种子。大约三十八亿年前,轰炸逐渐减少,温度降到液态水可以存在的程度,海洋形成了,但那时的海洋是一片酸性的原始糖。天空中没有氧气,只有二氧化碳、甲氨和氮气。 紫外线直射地表,就在这看似不可能的环境中,生命出现了。最早的生命是极其简单的微生物,可能类似今天的谷菌,它们不需要氧气,以甲氨、硫化氢为食。这些生命虽然简单,却注定要改变地球的命运。 根据发表在 science 上的研究,地球上几乎所有非平衡态的电子转移反应都是由微生物中的纳米级分子及其驱动的。 这些分子机器在地球早期就已演化出来,并在此后数十亿年间推动着整个星球的化学循环。 最早的微生物开始重塑地球。接下来发生的事是地球历史上最戏剧性的转折。大约二十七亿年前,一种叫蓝细菌的微生物演化出了光和作用,它们利用阳光把水分解释放出氧气。 听起来很美好,但对当时地球上绝大多数生物来说,氧气是剧毒。最初,蓝稀菌释放的氧气被海洋中的铁离子吸收,形成了我们今天开采的铁矿石。但大约二十四亿年前,海洋中的铁被氧化殆尽, 氧气开始在大气中积累,这就是著名的大氧化事件。根据研究,大氧化事件发生时,大气氧分压可能上升到约两百毫米汞柱。对于占据地球统治地位的厌氧生物来说,这是末日,这是一场真正的大灭绝,可能比恐龙灭绝还要惨烈的多。 无数厌氧生物在氧气的毒害下死去,地球生命几乎被清洗一遍,不过另一面却是氧气的出现,为复杂生命演化奠定了基础。有氧呼吸的能量效率是无氧呼吸的十几倍,让生物可以演化出更大更复杂的身体。 没有大氧化事件,就不会有动物,不会有恐龙,也不会有人类。大氧化事件后,地球还要经历最极端的考验。在七点二亿到六点三五亿年前,地球进入了雪球。地球时期,整颗星球几乎被冰雪完全覆盖, 海洋也被厚厚冰层封住。生命靠什么活过来?答案是火山。即使地表被冰封,火山持续释放二氧化碳,最终温室效应强到融化了冰层。 当冰雪消融,地球迎来了生命史上最壮观的时间。寒武纪大爆发大约五点四亿年前,短短几千万年内,地球上突然出现了几乎所有现代动物门类的祖先,三叶虫、奇虾怪蛋虫, 这些奇异生物像从石头缝里冒出来一样。从那以后,地球进入了复杂生命的时代。回顾这四十六亿年,你会发现一个惊人的事实,地球的演化充满偶然。如果没有退一亚撞击,就没有月球稳定地轴。如果没有晚期虫轰炸带来的水和有机分子, 就没有生命原材料。如果没有蓝细菌的光和作用,就没有氧气。如果没有雪球,地球后的大融化可能就没有寒武纪大爆发。每一步都惊险万分,每一步都不可思议, 而我们正站在这一切奇迹的终点。我们身体里的每一个碳原子,都来自某颗数十亿年前爆炸的恒星。 我们呼吸的每一口氧气,都来自数十亿年前某个蓝细菌的废弃物,我们脚下的每一块岩石,都见证了地球从地狱到天堂的漫长旅程。我们不只是活在地球上,你就是地球四十六亿年演化的一部分。