地球早期大气环境或许并不是还原的

    地球生命起源一直是人们最为关心的问题之一，最近科学家们通过对地球上最古老矿物的研究，重建了地球最初阶段的大气环境，这一发现也对传统的理论造成了巨大的挑战。新研究结论认为：在地球最初形成后5亿年，当时的大气环境并不像过去所认为的那样是充满甲烷等有害气体，而在某种程度上更接近我们今天的大气环境。

    过去几十年来，主流的科学观点都认为：早期地球的大气是高还原环境，空气中充满了大量的甲烷、一氧化碳、硫化氢和氨气等，这些有害气体的存在大大限制了大气中氧气的含量，而地球最原始的生命正是在这种恶劣环境下所形成的。

    美国纽约伦斯勒理工学院（New York Center for Astrobiology at Rensselaer Polytechnic Institute）的科研人员最新的研究成果则认为：早期地球的大气环境含有大量的水气，二氧化碳和二氧化硫，是一种氧化环境。研究人员Bruce Watson介绍说：“我们的观点与过去人们的认识完全相反。”

    一般都认为，地球的大气是火山活动释放的气体所形成的，今天来自地球深部的岩浆也像过去一样，会排放大量的气体。当岩浆接近地表时，气体就会释放到周围的空气中去。

    Watson解释说：“岩浆脱气作用是大气组成最重要的来源，要了解地球早期的大气环境，我们就要从岩浆所提供的气体类型入手。”当岩浆接近地表时，会与其周边的岩石相互作用，冷却，结晶形成坚硬的石头。这些石头就像是一页页地球历史的无字天书。

锆石

    锆石（zircon）是这本天书中非常关键的一部分，它是地球上形成最古老的矿物之一，是一种广泛存在于岩浆岩中的硅酸盐矿物。它不像其它矿物那样随时间推移会因侵蚀作用而遭受破坏，一些锆石的年龄几乎与地球的年龄一样，正因为如此它能为我们提供大量关于地球历史有价值的信息。

    科研人员正是从这些古老的锆石开始入手，首次对早期地球中气体释放的氧化水平进行定量检测。博士后研究人员Dustin Trail则说道：“如果知道形成锆石的岩浆氧化水平，就能进一步了解到其释放到大气中气体类型。”

    为了做到精确对比，科研人员在实验室通过实验的方法模拟不同氧化水平下锆石的形成，用于与自然条件下锆石形成做对比。在实验过程中，实验人员关注的是锆石中一种金属元素——铈（cerium），它是一种非常重要的氧化水平标尺，因为它在较高氧化态和较低氧化态下所形成的类型是不一样的。

    经测定校准，科研人员认为当时的大气氧化水平应该与今天比较接近，这一发现对于日后研究地球生命起源来说是至关重要的。Watson进一步解释道：“氧化环境对于生命演化来说是相当重要的，因为它会影响不同类型有机分子的形成。”

    实际上，今天的富氧的大气环境对于生命起源来说是并不适合的，甲烷和缺氧的环境对于从无机到有机的转变更为有利，Watson同时也提出假设，或许地球最早的生命并不是“本土”出生，而是从外太空来的。

    尽管如此，该研究结果并不违背生物从厌氧到喜氧的演化过程，新结果能够对早期大气中碳、氢、硫含量进行定量研究，但自由氧的增加仍有待更深入探讨，毕竟通过生物作用显著提高大气中氧气含量是一个漫长的过程。