探索微生物新家园：闪光与轰鸣的奇妙世界

这篇文章最初发表于 Eos.。该出版物将这篇文章贡献给了 Space.com 的 专家声音：社论与见解。

一场规模庞大的 小行星撞击通常会摧毁附近的一切生命。但这种灾难的后果实际上可以成为生命的孵化器。研究芬兰一个撞击结构的研究人员发现，矿物的化学成分表明，在撞击后大约 400 万年后 微生物 已经存在。这些发现于上个月 发表在 自然通讯 上，揭示了微观生命在小行星撞击后多快能够在一个地点定居。

一个特殊的湖泊

芬兰以其众多湖泊而闻名，供船夫、渔民、游泳者和其他户外爱好者游玩。拉帕亚尔维湖是一个非常特别的芬兰湖泊，拥有悠久的历史：其盆地大约在 7800 万年前形成，那时一颗小行星撞击了地球。2024年，联合国教科文组织（UNESCO） 在芬兰南奥斯特罗博斯地区建立了一个地质公园，致力于保护和分享这个直径 23 公里的湖泊及其周边地区的历史。

雅各布·古斯塔夫松，瑞典卡尔马林奈大学的地球科学家，和他的同事们最近分析了一批从拉帕亚尔维湖深处挖掘出的岩石。该团队的目标是更好地理解微生物生命在灭绝性撞击后多快就能殖民该地点，这次撞击将周围的岩石加热到大约 2000°C（3632°F）。

这类工作与生命起源的研究之间存在一种类比，亨里克·德雷克说，他是林奈大学的地球化学家，也是该团队的成员。这是因为新的撞击地点有许多温度和化学梯度，以及破碎的岩石，这些岩石有很多缝隙和裂缝，适合微小生命形式的生存。德雷克说，地球之外的类似环境将是生命产生的一个合理的地方。“这是人们认为生命可能开始的地方之一。”

微生物雕刻的矿物

2022年，古斯塔夫松和他的合作者前往芬兰，访问芬兰地质调查局国家钻探核心档案馆。

在那里，在洛皮的一个乡村市镇，团队详细查看了1980年代和1990年代从拉帕亚尔维湖下方钻取的岩心的各个部分。研究人员选择了33个破裂或有孔的岩心区间。目标是寻找在这些缝隙中形成的方解石或黄铁矿晶体，因为这些缝隙曾被富含矿物的液体冲刷过。

研究小组使用镊子从岩心中挑选出单个的方解石和黄铁矿晶体。古斯塔夫松及其合作者随后利用铀铅定年法和一种称为 次级离子质谱法 的技术来估算这些晶体的年龄，来计算其中各种碳、氧和硫同位素的比率。由于微生物优先吸收某些同位素，测量矿物中保存的同位素比率可以揭示久远的微生物活动的存在。甚至可以识别微生物的类型。“我们看到了微生物过程的产物，”德雷克说。

“在微小的晶体中，我们能发现的东西真是太神奇了，”古斯塔夫松补充道。

研究人员还利用碳、氧和硫的同位素比率来估算遥远过去的当地地下水温度。通过结合他们的年龄和温度估算，团队能够追踪拉帕亚尔维湖撞击地点随着时间的推移而冷却的过程。

研究小组发现，拉帕亚尔维湖的地下水温度在撞击后大约经过400万年降到了约50°C（122°F）。这个冷却速度远远慢于其他类似大小的撞击坑，比如德国的里斯撞击坑，其热液活动大约在25万年后就停止了，而加拿大的霍顿撞击坑则仅持续了大约5万年。

“400万年真是个很长的时间，”芬兰南奥斯特罗博斯尼亚的拉帕亚尔维联合国教科文组织全球地质公园的撞击地质学家Teemu Öhman说，他并没有参与这项研究。“如果把拉帕亚尔维和同样大小的里斯或霍顿比较一下，它们冷却得快多了。”

古斯塔夫森和他的合作者认为，这种差异可能与拉帕亚尔维撞击地点主要的岩石类型有关。首先，表面只有一层相对较薄的沉积岩。“沉积岩在撞击过程中通常不会完全熔化，因为它们本身含有水和二氧化碳，”德雷克解释说。而拉帕亚尔维有一层厚厚的基岩（包括花岗岩和片麻岩），在撞击时会熔化，导致温度飙升到约2000°C，早期研究估计。

根据古斯塔夫松及其合作者的说法，撞击发生约400万年后，陨石坑中的微生物活动开始了。这些古老的微生物可能在将硫酸盐转化为硫化物，研究小组提出。大约1000万年后，当温度降至约30°C（86°F）时，甲烷产生的微生物出现，研究人员根据对方解石的同位素分析推测。

未来，古斯塔夫松和他的同事计划研究其他芬兰的陨石坑，并在更小、更古老的撞击结构中寻找类似的微生物特征。与此同时，研究小组正在仔细包装来自拉帕亚尔维地点的材料。德雷克说：‘该把岩心样本还给芬兰地质调查局了。现在我们需要把它们寄回去。’