地球生命的出现是必然，还是偶然？生命如何改变地球化学成分？

地球生命的出现是偶然事件，还是物质条件发展到一定阶段的必然？

关于这个问题，生物学家已经争论了几十年。有些科学家认为，如果地球回到原点，重新地球生命演化的历史，地球将产生截然不同的新物种；而反对者反驳道，生命的演化在很大程度上地球物质条件发展到一定阶段的产物，虽然有所差异，但是相差不会太大。

不仅地球生命的演化存在这个问题，地球矿物质的形成也存在这个问题。

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在地球上已经发现大约5000种矿物，例如石英、硅石和钻石等晶体物质。但是，当地球形成时，矿物并没有同时出现，随着时间的推移，一些矿物才逐渐形成，每种矿物晶体都在特定条件下产生。因此，也可以说矿物也在演化，随着生命的演化而演化，因为有些矿物只有在生命出现后才会形成。

地质学家不得不问：如果我们站在地球形成的时候，我们能预测到现今地球上出现的矿物或者地球的化学成分吗？地球现今的化学成分是偶然事件还是必然事件的后果？

陨石坑

科学家通过研究发现，地球上的矿物可能确实受到一些可能也适用于其他星球的决定性规则的引导，例如岩浆的冷却会产生玄武岩和花岗岩，陨石的撞击会产生斯石英，这些地质作用在行星形成的早期非常普遍。但是我们的地球上充满了极其稀有的矿物，这表明偶然事件也起重要的作用。也就是说，如果我们在宇宙的其他地方发现一个类似地球的行星，我们可能会发现许多常见的矿物，但这颗行星可能也含有许多与地球截然不同的矿物。

一些矿物可能帮助行星早期生命体的出现，所以了解哪些矿物可能在类地行星上形成，有助于科学家更好地预测哪类行星最可能孕育生命。相反，有些矿物只在生物体的存在的情况下才能出现，科学家可以通过研究地球矿物分布模式来确定生命的矿物特征，从而在其他星球寻找生命存在的可能。

罗伯特·哈森正在研究生命的存在如何改变地球上矿物的组成

地球上的矿物

单纯的矿物学课程主要分析单个矿物的结构和形成条件。但在2008年，美国矿物学家哈森进行一项具有历史意义的研究：评估地球已知的矿物，试图找出地球的矿物何时何地才能形成？最后他得出结论：大约三分之二的地球矿物要等到地球生命出现后才会出现。

例如，早期的微生物通过光合作用将大气中的还原性气体吸收，释放氧气，才逐渐形成以氧化性为主的地球大气，空气中的氧气与现有矿物相互作用，产生新矿物。发生在20亿年前的“大氧化事件”就是在氧气充足的条件下发生的，让地球形成成千上万的新矿物。

大氧化事件期间形成的条形赤铁矿

研究人员在研究矿物多样性与地壳中单个元素丰度之间的关系时发现，在地球上，元素越丰富，形成的矿物就越多。然后他们用月球上的矿物进行同样的研究，也存在类似的关系，但是形成的矿物数量要少得多。这个结果让科学家得出：我们可以通过行星初始的物质条件，在一定程度上预测行星会形成哪些矿物。

但是科学家也找到在地球矿物的演化过程中，偶然因素也起作用的证据。研究人员使用数据库检索了世界各地特定地点的65万多份矿物观测数据。其中，约有22%的矿物只在一个地方发现，12%只在两个地方发现，这些稀有矿物可能只会在偶然情况下出现。

通过这项研究，科学家估计，如果重写地球历史，大约有15，300种合理的方法将自然产生的元素结合到独特的矿物中，大约至少3000种矿物会再次出现。但是另一个星球拥有与地球完全相同的矿物的概率不到十分之一，地球的矿物成分不太可能完全在宇宙的其他地方找到。

生命的演化

在地球演化的过程中，矿物和生命体共同演化，矿物可能通过生物体产生的生物分子参与到生命的演化过程中。例如科学家推测，六亿年前，地球的结束将大量的矿物质从陆地带到海洋，奠定了生物体形成骨骼和外壳的物质基础，才让地球发生了那场轰轰烈烈的寒武纪生命大爆发。

因此，科学家说：生命的起源取决于矿物，矿物的演化取决于生命，一个星球存在或缺少某些矿物可能会影响生命的出现。

天文学家发现，一些恒星的元素比例与太阳不同，但是恒星的化学成分又会影响其轨道上运行的行星组成元素的丰度，从而影响行星矿物成分。这些矿物反过来又会影响地质过程、生命出现的几率以及人类是否能发现生命的迹象。如果科学家能够将各种矿物都纳入行星成分化学循环模型，也许科学家就能够更准确地推算最有可能出现生命的系外行星。

原始地球

但另一个问题是，哪些矿物才是生命体必须的，这仍然是一个未解之谜。例如磷元素在组成地球的元素丰度中并不是很多，但它对地球上的生命至关重要。所以在地球生命起源的初期，在地球的某些地方是否发生过某些矿物的富集，才允许生命出现？

上述的这一切都是未解之谜，还需要不断地探索，才能接近真相。对于过去，人类总有一种天生的好奇和敬畏；对于生命，人类尚且还有很多未知等待探索。