巴伯頓·瑪空瓦山脈曾是南非淘金熱的發(fā)源地，然而科學(xué)家日前卻在這里發(fā)現(xiàn)了比任何貴重金屬都更有科學(xué)價值的東西：位于32億年巖層中的地球首個陸地生態(tài)系統(tǒng)。

在路塹和礦井中，科學(xué)家已經(jīng)看到了覆蓋在古代河流、海灘和河口上的粘滑微生物的化石殘留物。現(xiàn)在，科學(xué)家正在第一次鉆入地表，獲取可能是地球上最早的產(chǎn)氧微生物的新鮮樣本。據(jù)悉，該項目為耗資200萬美元的巴伯頓太古代地表環(huán)境(BASE)項目，計劃在下個月完成第8個、也是最后一個巖芯的鉆探。

未參與該項目的美國麻省理工學(xué)院地質(zhì)學(xué)家Tanja Bosak表示，盡管在南非和澳大利亞，可能還有格陵蘭島，這些曾經(jīng)是海洋沉積物的地方發(fā)現(xiàn)了更古老的生命跡象，但沒有其他地方能如此令人信服地記錄陸地上的原始生命。這涵蓋了地球歷史上一個鮮為人知的時期。

這個名為Moodies Group的巖層形成時，地球的大氣層富含甲烷和二氧化碳，但幾乎沒有氧氣。那時太陽非常年輕而暗淡，地球板塊構(gòu)造剛剛開始，像Moodies Group這樣的火山群島布滿了海水。BASE項目領(lǐng)導(dǎo)者、德國耶拿大學(xué)沉積地質(zhì)學(xué)家Christoph Heubeck表示，火山周圍的海灘是生命進化和傳播的理想空間。

研究小組已經(jīng)從Moodies Group地表以下200米的沉積物中提取出富含黏液化石的巖芯。其他在海洋和地下沉積物中發(fā)現(xiàn)的Moodies Group古微生物化石，可能以硫酸鹽為食，或者利用原始的光合作用以鐵為食。但是，這些代謝途徑在陽光普照的淺水中無法很好地工作。

Heubeck認為，這些微生物是藍藻的早期祖先。大約8億年后，藍藻在所謂的大氧化事件中向大氣注入了大量氧氣。“氧氣的產(chǎn)生似乎是地球歷史早期創(chuàng)造的過程。”

這是一個有爭議的說法。一些研究人員認為，如果產(chǎn)生氧氣的光合作用進化得這么早，那么大氧化事件就會緊隨其后。但早期“氧氣綠洲”存在的證據(jù)越來越多，地球化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了早在大氧化事件之前就存在的礦藏，它們需要氧氣才能形成。英國布里斯托爾大學(xué)古生物學(xué)家Patricia Sanchez-Baracaldo認為，對藍藻的遺傳分析表明，它們在陸地上進化的時間與Moodies Group大致相同，這與Moodies Group中的古微生物是藍藻早期祖先的想法一致。

Heubeck團隊希望巖芯中新鮮的、未被改變的微生物墊可以提供決定性的證據(jù)，而之前暴露的樣本中缺少產(chǎn)生氧氣的地球化學(xué)痕跡。相關(guān)搜尋工作將于今年晚些時候正式開始，屆時研究小組將在德國對其中一半的巖芯進行仔細研究，另一半巖芯將在南非存檔。

值得一提的是，這些巖芯還可能包含其他科學(xué)寶藏。

2010年，比利時列日大學(xué)天體生物學(xué)家Emmanuelle Javaux在Moodies Group一個金礦中提取的泥巖里，發(fā)現(xiàn)了直徑達300微米的球形微生物化石，一些人認為這種巨型微生物是世界上最古老的真核生物，已經(jīng)存在了10億年，但這一說法難以證實。Javaux希望BASE巖芯能夠以更好的條件捕捉到同樣的化石。

基底巖芯也可能包含古代地貌氣候的線索，可以捕捉到大氣成分的指標(biāo)。海上頁巖可能記錄了島嶼的火山玄武巖是如何被侵蝕的，這暗示著古代的溫度。其他的巖石樣本還可以捕捉到由古代潮汐組合而成的泥沙層的交織圖案。

此外巖芯還應(yīng)該包含雷擊的記錄，雷擊產(chǎn)生的強磁場可以印在巖石上。閃電可能為古老的生態(tài)系統(tǒng)提供了一種關(guān)鍵的營養(yǎng)物質(zhì)，可以分解大氣中氮的堅固分子鍵，使原子形成生命賴以生存的化合物。(作者：辛雨)