Only Perception: 從反「雪球說」到生命能隨隕石抵達地球

2007-12-09

從反「雪球說」到生命能隨隕石抵達地球

◆ 理論：融冰時的『雪球地球』更加泥濘
Thaw point: 'Snowball Earth' was more a slushball
http://www.physorg.com/news116083210.html

December 05, 2007

一項新研究表示，數億年前一場特異的全球冷卻事件，某些專家說那會導致地球完全冰凍，事實上是計算錯誤。

該研究作者認為，那並非「雪球地球（Snowball Earth）」，相反地，這個行星事實上應當變成「泥濘地球（Slushball Earth，譯註：slushball 也有融雪的意思）」才對。

大寒冷（great chill）-- 地球已知歷史中最長也最深入的冰河期 -- 發生在新元古代（Neoproterozoic ear，新遠古代，譯註，地質年代詳見：http://www.dinodragon.com/GeologicTime.html）末期，8 億 5 千萬年到 5 億 4 千 2 百萬年前。

雪球理論的證據來自於海洋深處的沈積物。

科學家辨別這些層次來測量同位素碳 13（C13）的濃度，那透過光合作用沈積在植物當中，成為地球氣候的指示器。

在成冰紀（Cryogenian）上下層（分別是拉伸紀(Tonian)與埃迪卡拉紀(Ediacaran)）有豐富的 C13。不過成冰紀本身的同位素濃度卻是微不足道。

把其他強烈冰川作用（glaciation）的徵象湊在一起，解釋了地球曾經完全冰凍過 -- 厚厚的一層冰覆蓋海洋、冰河蔓延到熱帶，或許甚至能到達赤道。

（地球）光輝明亮的白色外殼將陽光，也因此包含它的熱，反射回去，功效如此之好，以致於「雪球」持續將近 2 億年。

最後，溫室氣體二氧化碳（CO2），從火山口湧出，逸散到空氣中，得感激它將這顆星球變得更加溫暖，讓這一大張冰毯融化。

以上「情節」，首次在 1989 年發表，仍極度備受爭論，現在受到加拿大多倫多大學三位物理學家新觀點的攻擊。

他們設計一種新元古代晚期期間 CO2 的電腦模擬，那將海洋中，氧所扮演的角色納入其中。

漸次冷卻能讓大氣中的氧擴散到海洋更深處，將豐富一層已溶解的有機碳 -- 先前由光合作用所創造 -- 轉變成 CO2，他們表示。

這些 CO2，會再度釋回大氣中，透過溫室效應讓大氣變暖，足以在冷卻週期重新開始之前，誘發融冰，並造成海冰與冰河縮小。

換言之，成冰紀會變成一個比較溫和、泥濘，且時間較短的事件，其熱帶具有無冰的海洋，在那裡陽光引起光合作用，而非深、長且全地球的冰凍。

這段冰河時代不需要大量的火山二氧化碳來終結它，而且它也不會被延遲數百萬年。

在一篇評論中，它出現在週四的英國期刊 Nature 上，美國地質學家 Alan Kaufman 質疑 Peltier 的假設：大氣含氧量與今日地球十分雷同 -- 相對高於大氣的 21%。

"生物學與地球化學證據指出，氧濃度在大部分的新元古代都是比較低的，而可呼吸空氣的顯著上升約在 5 億 5 千萬年前 -- 約在此時動物首度出現在地球上，" Kaufman 說。

雪球的爭辯與地球歷史中另一個重要的、如謎題般的事件有所關連，那稱為「寒武紀生命大爆發（Cambrian Explosion）」 -- 生物多樣性戲劇性的大突破，那發生在新元古代之後。

來自於該時期的微化石（microfossil）記錄如此引人注目，所以沒有人對此爆發的發生與否產生爭論。

雪球說的批評者表示，這樣漫長且深入的冰川作用將摧毀所有生命，導致沒有任何東西留下 -- 或至少機會十分渺茫 -- 因此難以解釋其後突然的、茂盛的多樣性。

然而，雪球理論的支持者則爭論，那些強健的微小動植物能毫髮未損地在長期寒冷中存活，在淺海水域或熱帶陸地上融化的池塘中，或是在海床上的熱火山口興旺。

當雪球融化後，這些生物迅速地改變大小與複雜度，變成地球上的新主人，他們說。

◆ NASA參與俄羅斯Foton-M3太空任務進行生物實驗
http://www.eettaiwan.com/ART_8800480917_676964_NT_3dcdd618.HTM

EE Times 上網時間 : 2007年09月26日

美國太空總署(NASA)宣佈將和俄羅斯合作進行一項機器人任務，研究動物在太空中的生物反應。

NASA所參與的這項俄羅斯Foton-M3任務，將從哈薩克發射Soyuz-U火箭；此項任務將啟用經改進的Vostok機器人太空梭，太空梭包括一個服務模組(service module)，一個固體燃料火箭推進器(solid-state retro-rocket unit)，以及電池。太空梭將在地球低軌道執行12天，計劃9月26日返航。

NASA Ames研究中心和Montana州立大學的科學家，將在飛行前和飛行後對生物進行研究，這些生物包括壁虎、蠑螈和蝸牛，觀察牠們的細胞繁殖、組織再生、基因活動和微重力下生理學反應的情況。

NASA Ames研究中心的科學家製造了8個1吋深的鋁盒，稱之為"閣樓(attics)"，裏面裝著電池供電的用於飛行記錄的視訊攝影機、固態視訊記錄儀、紅外線LED，以及為壁虎、蠑螈在Foton-M3上飛提供水的幫浦。並有一顆處理器控制"閣樓"裏所有的元件。

「我們邀請了一些科學家團隊參加這次的試驗，身為計畫的參與者，將加強並擴展這次科學實驗任務。」NASA Ames研究中心的Michael Skidmore，也是此次計畫的負責人表示。

Skidmore指出，Foton-M3收集的資料將幫助證明2005年NASA的Foton-M2任務調查取得的結果，Foton-M2任務也是在美國和俄羅斯的科學家合作下進行的。美國和俄羅斯的科學家將互相交流從實驗中取得的數據。

NASA的科學家希望從Foton-M3任務中取得的資料可以擴大他們所有的知識基礎並改進試驗技術。「NASA的長期目標是用簡單，容易生存的物種測定太空中嚴酷環境下的生物反應，包括無重力狀態下的反應。」參與NASA Ames研究中心計畫的科學家Kenneth Souza指出。

◆ 歐洲實驗顯示：地外生命能隨隕石到達地球
http://news.xinhuanet.com/tech/2007-11/16/content_7086093.htm

新華網 2007年11月16日／來源：環球科學

據報道，不久前，科學家將已成化石的微生物裝進一塊人造隕石，並將這塊隕石送入太空，而後又讓它重返地球。這些科學家表示，我們擁有外星生命血統的可能性不能排除。

部分存活下來

研究人員將這塊棒球大的人造隕石附在歐洲航天局「Foton M3」號飛船的外部，用以測試生物物質能否在往返之旅中存活下來。這塊人造隕石是用蘇格蘭北部奧克尼群島的岩石雕刻而成的，含有已成化石的微生物以及微生物的分子信號。在哈薩克斯坦的拜科努爾航天發射場發射升空後，「Foton M3」號無人飛船共進行了43項實驗。9月26日，在繞地球軌道運行12天之後，「Foton M3」號飛船在哈薩克斯坦成功著陸。

項目負責人、蘇格蘭阿伯丁大學的約翰-帕內爾表示：「我們發現，這塊岩石中的一些生物化合物存活下來。」他說，初步發現顯示，簡單的生物體通過隕石到達地球的可能性是存在的。除此之外，此項研究也說明，活微生物也可能在稍大一點的岩石中存活下來。他說：「這項有關有機物質的研究是全新的。」

此前的人造隕石實驗只對岩石在進入大氣層時的溶點進行了測試。新實驗是歐洲航天局STONE項目的一部分，目的是測試人造隕石重返地球時受到的影響。這塊人造隕石長2.8英吋(7厘米)，被附在「Foton M3」號飛船的外部。帕內爾說：「在進入太空過程中，它會受到保護，但在重返地球過程中，它則完全暴露於大氣之中。」

存在機會窗口

這塊岩石與一種已知類型的隕石 -- 碳質球粒狀隕石 -- 擁有類似的特性。類似這樣的隕石含有水和碳類化合物這兩個形成生命的基本要素。帕內爾說：「我們希望知道的是，一塊富含碳和水的岩石是否遭遇巨大的質量損失。實驗結果顯示，這種事情確實發生了，我們的人造隕石失掉了大約3/4的質量。」

這位項目負責人說，活微生物在一塊這樣大小的隕石中可能無法存活，原因在於：它的溫度能夠達到大約392華氏度(200攝氏度)左右。但「如果我們的岩石體積更大一些，比如說達到20厘米(8英吋左右)，我們完全有理由相信，200度的溫度無法影響到岩石中部，如果有任何生命體生存在中部，它們便可以存活下來。」帕內爾指出，在碰撞過程中，即使一塊更大的隕石也會完全溶化和蒸發。他說：「在太小和太大之間存在一種機會窗口。」

擁有火星血統？

胚種論認為，行星間的生物體已在不同的行星上繁衍成生命，地球自然包括在內。如果胚種論能夠解釋地球生命的起源，天體生物學者相信，火星最有可能成為生命的發源地。研究結果顯示，來自火星的隕石中大約有5%成功擊中地球。

帕內爾說：「這種能夠攜帶任何東西的旅程最長時要經過1500萬年，但有些東西的地球之旅可能非常迅速，極少數的東西能夠在1年左右到達地球，一些有趣的東西正是由它們帶到地球的。火星表面非常不適合居住，這主要是因為乾燥和低溫，但一種想像中的地下生命可能仍生活在火星之上。」

在此次實驗中，微生物也同樣在一些人造隕石的底部乾枯。英國開放大學STONE項目科學家查爾斯-科克爾說：「這種生物物質沒有存活下來，但它可能被保留下來，或者說它的簽名可能被保留下來。」科克爾指出，他們仍在對這些岩石進行分析。他說：「我們知道生命可以從一個大陸遷移到另一個大陸，但行星與行星之間又發生了什麼呢？此時此刻，我們還不知道另一顆行星上是否存在生命，但這項實驗仍舊是一次引起興趣的測試，可謂是一個古老的生態學疑問的行星際版本。」

美國宇航局位於加州莫菲特場的天體生物學研究所資深科學家大衛-莫裡森說，帕內爾的實驗提高了來自外層空間的隕石成為微生物「司機」這種想法的可信度。在隕石碰撞之後生命交換是否真的發生過仍舊是一個更為複雜的問題，但「我們應該對火星微生物與地球生命擁有共同祖先這種可能性持一種開放性態度」。「這種事情也許是不存在的，但我們不能排除『我們都是火星人』的這種可能性。」(任秋凌）

※ 或許外星前輩從那時開始移民吧...

＊ Snowball Earth prevention by dissolved organic carbon remineralization
http://www.nature.com/nature/journal/v450/n7171/abs/nature06354.html