估计何时可以在地球上升起生命

生命如何开始在地球上一直是科学家们深感兴趣的问题。但是,与生命如何出现同样重要的是生命何时出现的问题。除了辨别非生命元素如何形成第一生命有机体(一种称为生物发生的过程)外,科学家还试图确定第一生命有机体何时出现在地球上。

在一个 新研究 由加拿大研究人员组成的小组,使用两种方法来约束何时出现地球生命的问题。通过将天文学和地球物理证据与地质样本中的生物特征相​​结合,他们估计,在地球可居住后(约37亿年前),生命出现了大约200至8亿年。这项研究可能对我们对生命的理解以及在类地行星上出现需要多长时间产生深远的影响。

描述他们发现的研究最近发表在该杂志上 天体生物学 在标题之下“限制地球生命起源的时间间隔“。这项研究是由博士生Ben K. D. Pearce领导的,其中包括来自 起源研究所和物理与天文学系 在安大略省汉密尔顿的麦克马斯特大学就读。

在格陵兰发现的化石遗迹可追溯到37亿年前,比人们认为已经出现生命的年代早了2.2亿年。图片来源:A.P。Nutman等/自然

为了进行研究,Pearce和他的同事们试图为生命何时出现在地球上创造一个时间表。如前所述,他们一方面考虑了天体物理和地球物理证据,另一方面考虑了地质样品中的生物特征,从而为两者建立了界限。正如皮尔斯(Pearce)通过电子邮件向《今日世界》解释的那样:

“有两个边界划定了生命起源的时间间隔,而约束每个边界需要不同类型的证据。可居住性边界受到天体物理学和地球物理证据的约束,例如形成月球的撞击的时间尺度和地球的降温’的岩浆幔。生物签名边界受到各种生物签名的约束,例如微化石,叠层石和碳13签名。”

根据天文学和地球物理证据,研究小组能够确定4.5到39亿年前的地球可居住性边界。他们能够更紧密地限制生物特征的边界,将其放置在大约37亿年前,这是由于沉积物的石墨球中同时存在气孔石和轻碳特征。

因此,这两个界限之间的差异为我们提供了关于早期生命形式出现需要多长时间的想法。“有证据表明,地球诞生需要200-8亿年的生命,考虑到地球已经可以居住4.5-39亿年,并且还将继续居住10亿年,这是相对较短的时间,” said Pearce.

艺术家’对古时代(大约4至25亿年前)的印象,那时生命出现了,我们的大气开始氧化。图片来源:ocean.si.edu

尽管这项研究对地球上的生命研究具有重要意义,但它还不适用于太阳系外行星。虽然估算在我们这样的星球上出现生命所需的时间可能在调查时很有用“Earth-like”系外行星的日子,目前我们对太阳系外行星和系统的了解还很有限。正如Pearce所指出的:

“Unfortunately we can’因为我们的样本量为n = 1,所以实际上使用对地球生命起源的时间间隔的研究作为寻找系外行星生命的指南。我们不知道生命在地球上出现的时间是否比在一个典型的可居住世界上花费的时间更长或更短,或者生命是否出现在地球以外的任何地方。”

但是,正如皮尔斯(Pearce)所言,这篇评论对于指导我们对地球生命起源的理解非常有用。“例如,2亿年可能是化学合成探索大型,随机,无功能的生物聚合物序列空间所需的时间。这么久之后‘搜索和等待期’可能是在地球早期建立了一小群稳定的复制者。”

In the coming years, next-generation instruments will allow for the characterization of 系外行星 like never before. With additional research, scientific estimates of when life could have emerged on various 类地球 系外行星 may become available. Until then, it is comforting to know that we are getting closer to determining how and when life emerged on 地球.

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